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轴承摩擦基础知识:入门
2023-02-07
来源: 让云科技

虽然有时通常被称为“抗摩擦”轴承,但每个滚珠和滚子轴承都存在少量摩擦或旋转阻力。这种摩擦的来源是:滚动体和滚道在负载下的轻微变形,滚动体与保持架和引导面的滑动摩擦。不同的轴承类型,由于其内部设计,会导致内部摩擦力略有不同。

一、润滑

轴承内部摩擦的一个贡献者是润滑剂、油脂或油,当滚动元件围绕滚道循环时,它们会不断被推到一边。适当的润滑剂将减少轴承部件内部滑动表面之间的摩擦,并减少或防止滚动元件与其滚道之间的金属与金属接触。适当的润滑可减少磨损并防止腐蚀,从而确保轴承的较长使用寿命。

润滑,尤其是循环油,也会带走轴承的热量。有两种基本类型的轴承润滑剂现成可用:润滑油和润滑脂。前者是一种自由流动的液体,理解起来相当简单,而后者则稍微复杂一些。作为润滑剂,所有润滑脂都含有夹带在增稠基体中的油。这种基础给人的印象是润滑脂是一种更粘稠的油。然而,真正起到润滑作用的是润滑脂中的油。每种类型的润滑剂都有其自身的优点和缺点,并根据应用的性质进行选择。

 (在这张图片中,我们看到了滚子轴承 TS。它是单列圆锥滚子轴承,采用销式保持架设计。)

每个润滑剂制造商都可以为其每种产品提供规格表,每张表将列出与润滑剂相关的大约 20 个属性和值。用于滚动轴承的任何润滑剂最重要的特性是油的粘度。如果规格表适用于机油,则粘度值将适用于机油。如果是润滑脂,则应参考“基础油粘度”或其他类似术语,具体取决于制造商。

通常,四种粘度值如下所示:

cSt @ 40° C(104°F) 国际单位

cSt @ 100°C (212°F) 国际单位

SUS @ 100°F(38°C) 英制单位

SUS @ 210°F(99°C) 英制单位

选择能够在轴承工作温度下提供最低可接受粘度的润滑剂非常重要,该温度通常介于上述最低和最高参考温度之间。通常,油的粘度值会随着温度的升高而迅速降低。通常,以前使用现有类似机器的经验会指示可接受的润滑剂。原型或第一台机器的内部测试可以指示工作温度。大多数机器使用的润滑剂是为满足机器中某个部件(如轴承、齿轮等)最苛刻的要求而选择的。 (在这里,我们看到一个两列调心滚子轴承。)

各种类型轴承的摩擦系数基于轴承工作温度下润滑剂粘度 20 cSt/100SUS 的参考值。不同轴承类型的摩擦系数如表 I 所示。

如果应用需要考虑速度和润滑的影响,更准确地计算轴承摩擦,则应联系制造商。对设备设计者而言,比摩擦力更重要的是必须克服的摩擦力矩。可以使用以下公式轻松计算此参数: (计算公式)

其中:

P = 轴承上的等效载荷

μ = 摩擦系数

dm = 轴承的中径

最后,轴承摩擦消耗的功率可以使用适当的 SI 或英制公式轻松计算,知道阻力扭矩和 RPM。

二、振动频率因素

越来越多的制造商和最终用户使用振动分析来监控其设备的运行,以检测组件故障的发生。主要是轴承和齿轮,这两个部件在运行中承受的应力最高。然而,其他承受循环应力的机器部件也会退化并最终失效。当机器部件通过增加的振动或噪音水平表明其状况时,通常在恶化和完全失效之间存在机会窗口。振动水平的增加会影响所生产产品的质量,但振动监测的最大价值是对即将发生的故障发出预警。这使工厂操作员可以安排方便的停机时间,并使维护人员可以有效地计划拆卸和更换程序。预知即将发生的组件故障的另一个优点是能够在完全故障之前移除组件,从而防止故障组件的碎片进入并损坏其他组件。

轴承,如齿轮或其他机器部件,可以预测地产生脉冲,其频率与机器的输入 RPM 直接相关。当振动监测的频谱表明某个频率的振幅高于正常值时,分析会继续将该频率与可能产生该频率的机器组件进行匹配,从而确定原因并排除其他组件。

每个典型的轴承都有四个主要部件,如果损坏,会产生与轴承的工作转速成正比的不同频率的脉冲。这些轴承部件是:保持架、外圈、内圈和滚动体。当乘以轴承的 RPM 时,每个因子将表示振动分析将拾取的预期频率或谐波。这是假设每个轴承部件都可能出现缺陷,这可能是疲劳剥落的开始、另一个部件的凹陷损坏或其他类型的磨损或损坏。四个基本频率因子是: (数据表格)

设备的制造商和用户应该了解每个机器部件可以产生的基本频率,并将所有这些值存档以供参考。

保持架系数 Fcage 与保持架相对于径向轴承内圈和推力轴承旋转圈的转数有关。对于 90 度推力轴承,它是 0.500,而对于大多数径向轴承,它略小于 0.500。典型值可能是 0.410,这意味着内圈每转 100 圈,笼子就会转 41 圈。

内圈和外圈因素与滚子越过缺陷的频率有关,例如滚子路径中的一小块凹痕。

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