電機(jī)中滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)要求
在電機(jī)中使用的滾動(dòng)軸承的目的是：
◆支撐和定位轉(zhuǎn)子；
◆保持氣隙均勻；
◆從軸到電機(jī)機(jī)座傳遞載荷；
◆滾動(dòng)軸承應(yīng)能滿足高速和低速運(yùn)行的要求；
◆限度地減小摩擦并節(jié)省能源。
1、電機(jī)中的滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)要求
尺寸
絕大數(shù)情況下，輸出功率決定了軸的尺寸，軸的尺寸又決定了軸承的孔徑。現(xiàn)在的趨勢是為了獲得更緊湊設(shè)計(jì)而使用更小界面的軸承。
載荷
要給特定應(yīng)用選擇的軸承，必須考慮到所有的載荷。除零部件的重量外，還應(yīng)考慮動(dòng)力傳輸產(chǎn)生的力，比如：
◆由于氣隙不均勻而產(chǎn)生的磁拉力；
◆由于對中不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的外力；
◆動(dòng)平衡問題帶來的外力；
◆齒輪嚙合誤差而產(chǎn)生的外力；
◆推力載荷。
載荷可以是單純的徑向載荷或軸向載荷，也可以是二者都有。滾子軸承通常可以承受較重的載荷，而球軸承通常用于較輕的載荷。如n或nu結(jié)構(gòu)的圓柱滾子軸承，一般只承受徑向載荷，而像角接觸球軸承，就更適合承受聯(lián)合載荷。電機(jī)中的球軸承和滾子軸承要得到可靠的運(yùn)行，必須要有一個(gè)最小載荷，才能使設(shè)備運(yùn)行更加可靠。這個(gè)最小載荷在產(chǎn)品手冊中提供。
聯(lián)軸器、皮帶和齒輪傳動(dòng)
驅(qū)動(dòng)和被驅(qū)動(dòng)單元之間使用的連接器的類型對軸承載荷有直接影響。聯(lián)軸器傳動(dòng)可分為柔性聯(lián)結(jié)和剛性聯(lián)結(jié)，無論是那種聯(lián)結(jié)，良好的對中都很重要，否則軸承系統(tǒng)可能會(huì)承受額外載荷，縮短軸承的使用壽命。對于3套軸承安裝在同一根軸上的剛性聯(lián)結(jié)，準(zhǔn)確對中尤為重要。當(dāng)剛性聯(lián)軸器精確對中時(shí)，如使用激光對中設(shè)備進(jìn)行對中，驅(qū)動(dòng)端軸承基本處于無載荷狀態(tài)，載荷由非驅(qū)動(dòng)端軸承和聯(lián)軸器承受。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)端可使用深溝球軸承。皮帶或齒輪傳動(dòng)一般比聯(lián)軸器傳動(dòng)向電機(jī)軸承施加的載荷更大。因此，皮帶和齒輪傳動(dòng)在驅(qū)動(dòng)端使用圓柱滾子軸承。在有重載且可能存在不對中或軸撓曲的應(yīng)用場合，可使用可調(diào)心的圓環(huán)滾子軸承。
轉(zhuǎn)速
電機(jī)工作中的轉(zhuǎn)速同時(shí)影響軸承和潤滑劑的壽命。因此在選擇軸承時(shí)必須要考慮軸承尺寸、保持架類型、潤滑劑、游隙和密封的類型。在異步電機(jī)中級(jí)數(shù)和電源頻率決定了轉(zhuǎn)速。如2級(jí)電機(jī)，當(dāng)頻率為50hz時(shí)，轉(zhuǎn)速是3000r/min，當(dāng)頻率為60hx時(shí)，轉(zhuǎn)速是3600r/min。如果設(shè)備在它的工作周期內(nèi)以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在進(jìn)行軸承尺寸設(shè)計(jì)和壽命計(jì)算時(shí)要考慮到所有的速度區(qū)別。在正常情況下，球軸承比滾子軸承更適用于高轉(zhuǎn)速應(yīng)用。精密軸承和混合陶瓷球軸承更適用于超高轉(zhuǎn)速的應(yīng)用場合。為了做出正確的選擇，有必要對設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行全面分析。軸承在高速運(yùn)行時(shí)，影響軸承壽命的因素包括保持架、潤滑、運(yùn)行精度和游隙、系統(tǒng)的共振頻率以及轉(zhuǎn)動(dòng)部件的動(dòng)平衡狀況等。
溫度
環(huán)境溫度范圍和設(shè)備的正常運(yùn)行溫度對于正確選擇或設(shè)計(jì)電機(jī)很重要。電機(jī)中的軸承的正常運(yùn)行溫度范圍為70～110℃。因此，推薦使用在較寬溫度范圍內(nèi)有良好工作性能的潤滑脂。當(dāng)環(huán)境溫度和軸承運(yùn)行溫度溫差很大時(shí)，軸承上會(huì)有溫差產(chǎn)生。如果溫差很大，應(yīng)檢查軸承內(nèi)部游隙，以避免不必要的軸承預(yù)載荷。
振動(dòng)
我們都期待電機(jī)能夠運(yùn)行，因此軸承及其保持架材料、潤滑劑和內(nèi)部游隙的選擇是很重要的。雖然軸承的的噪聲水平已經(jīng)比較低了，但是仍舊可以通過使用彈簧對軸承預(yù)緊進(jìn)一步降低噪聲水平。合適的軸、機(jī)殼、端蓋尺寸和形位公差有助于降低軸承對中誤差，可以進(jìn)一步降低噪音水平。當(dāng)設(shè)備處于有外源性振動(dòng)的環(huán)境中時(shí)，通常建議盡可能地使用球軸承特別是通過彈簧施加預(yù)載荷的球軸承，不容易受到外源性振動(dòng)的影響，導(dǎo)致?lián)p壞。
環(huán)境
在潮濕和多塵的環(huán)境中要使用密封件和防塵蓋來保護(hù)軸承。在不易接近地區(qū)使用的電機(jī)可能也需要密封件和防塵蓋，從而實(shí)現(xiàn)低維護(hù)或者免維護(hù)。密封件和防塵蓋的類型將確定軸承的維護(hù)需求和使用壽命。
軸承壽命要求
滾動(dòng)軸承的壽命是指，在內(nèi)圈或外圈滾道或滾動(dòng)體出現(xiàn)金屬疲勞（剝落）跡象之前，軸承以速度運(yùn)行所能夠達(dá)到的旋轉(zhuǎn)次數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。基于定義的額定壽命必須滿足軸承應(yīng)用所需的壽命期望值。在特定應(yīng)用中，觀察到的軸承壽命在很大程度上取決于運(yùn)行條件。電機(jī)軸承失效的原因可能有以下幾個(gè)方面：
◆電腐蝕等的電器問題；
◆軸或軸承座配合不當(dāng)、不對中、安裝不當(dāng)引起的機(jī)械誤差；
◆密封系統(tǒng)選擇不當(dāng)或密封件磨損或損壞造成的污染物侵入，導(dǎo)致磨料磨損；
◆不可預(yù)見的載荷條件，如動(dòng)平衡問題導(dǎo)致載荷過大，或載荷過輕導(dǎo)致滾動(dòng)體打滑；
◆潤滑脂選擇不當(dāng)、潤滑脂填裝量不當(dāng)、運(yùn)行溫度過高或過低造成的潤滑不良及潤滑條件差造成的腐蝕。
電機(jī)制造商通常根據(jù)假定載荷和速度數(shù)據(jù)確定軸承壽命，如允許載荷下的名義壽命為20000小時(shí)。在特殊允許條件下特別是載荷較輕的情況下，軸承的壽命要比傳統(tǒng)壽命計(jì)算方法預(yù)期的要長。尤其是當(dāng)潤滑油膜能有效地分隔滾動(dòng)面（滾道和滾動(dòng)體），污染物造成的表面損傷很有，就能實(shí)現(xiàn)上述情況。在有沖擊載荷或明顯的峰值載荷的情況下，應(yīng)對靜態(tài)安全系數(shù)進(jìn)行評(píng)估。
維護(hù)
電機(jī)的維護(hù)通常包括軸承潤滑、定子繞組（如有要求）維修和電機(jī)性能監(jiān)測。配備密封及終身潤滑軸承的電機(jī)，無需補(bǔ)充潤滑，因此電機(jī)被視為是免維護(hù)的，在這種情況下，最主要的是應(yīng)考慮軸承的潤滑脂壽命。
精度要求
機(jī)器的精度決定了軸承的精度要求。高精度軸承使用在高精度或高轉(zhuǎn)速的設(shè)備上。但是要使設(shè)備從軸承的運(yùn)行精度中受益，軸、軸承座和支撐面（軸與軸承的結(jié)合面以及軸承座的擋肩等）的精度應(yīng)該與所用軸承的精度相匹配。軸承與軸和軸承座之間的幾何公差見下表。
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◆保持氣隙均勻；
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1、電機(jī)中的滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)要求
尺寸
絕大數(shù)情況下，輸出功率決定了軸的尺寸，軸的尺寸又決定了軸承的孔徑。現(xiàn)在的趨勢是為了獲得更緊湊設(shè)計(jì)而使用更小界面的軸承。
載荷
要給特定應(yīng)用選擇的軸承，必須考慮到所有的載荷。除零部件的重量外，還應(yīng)考慮動(dòng)力傳輸產(chǎn)生的力，比如：
◆由于氣隙不均勻而產(chǎn)生的磁拉力；
◆由于對中不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的外力；
◆動(dòng)平衡問題帶來的外力；
◆齒輪嚙合誤差而產(chǎn)生的外力；
◆推力載荷。
載荷可以是單純的徑向載荷或軸向載荷，也可以是二者都有。滾子軸承通常可以承受較重的載荷，而球軸承通常用于較輕的載荷。如n或nu結(jié)構(gòu)的圓柱滾子軸承，一般只承受徑向載荷，而像角接觸球軸承，就更適合承受聯(lián)合載荷。電機(jī)中的球軸承和滾子軸承要得到可靠的運(yùn)行，必須要有一個(gè)最小載荷，才能使設(shè)備運(yùn)行更加可靠。這個(gè)最小載荷在產(chǎn)品手冊中提供。
聯(lián)軸器、皮帶和齒輪傳動(dòng)
驅(qū)動(dòng)和被驅(qū)動(dòng)單元之間使用的連接器的類型對軸承載荷有直接影響。聯(lián)軸器傳動(dòng)可分為柔性聯(lián)結(jié)和剛性聯(lián)結(jié)，無論是那種聯(lián)結(jié)，良好的對中都很重要，否則軸承系統(tǒng)可能會(huì)承受額外載荷，縮短軸承的使用壽命。對于3套軸承安裝在同一根軸上的剛性聯(lián)結(jié)，準(zhǔn)確對中尤為重要。當(dāng)剛性聯(lián)軸器精確對中時(shí)，如使用激光對中設(shè)備進(jìn)行對中，驅(qū)動(dòng)端軸承基本處于無載荷狀態(tài)，載荷由非驅(qū)動(dòng)端軸承和聯(lián)軸器承受。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)端可使用深溝球軸承。皮帶或齒輪傳動(dòng)一般比聯(lián)軸器傳動(dòng)向電機(jī)軸承施加的載荷更大。因此，皮帶和齒輪傳動(dòng)在驅(qū)動(dòng)端使用圓柱滾子軸承。在有重載且可能存在不對中或軸撓曲的應(yīng)用場合，可使用可調(diào)心的圓環(huán)滾子軸承。
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電機(jī)工作中的轉(zhuǎn)速同時(shí)影響軸承和潤滑劑的壽命。因此在選擇軸承時(shí)必須要考慮軸承尺寸、保持架類型、潤滑劑、游隙和密封的類型。在異步電機(jī)中級(jí)數(shù)和電源頻率決定了轉(zhuǎn)速。如2級(jí)電機(jī)，當(dāng)頻率為50hz時(shí)，轉(zhuǎn)速是3000r/min，當(dāng)頻率為60hx時(shí)，轉(zhuǎn)速是3600r/min。如果設(shè)備在它的工作周期內(nèi)以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在進(jìn)行軸承尺寸設(shè)計(jì)和壽命計(jì)算時(shí)要考慮到所有的速度區(qū)別。在正常情況下，球軸承比滾子軸承更適用于高轉(zhuǎn)速應(yīng)用。精密軸承和混合陶瓷球軸承更適用于超高轉(zhuǎn)速的應(yīng)用場合。為了做出正確的選擇，有必要對設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行全面分析。軸承在高速運(yùn)行時(shí)，影響軸承壽命的因素包括保持架、潤滑、運(yùn)行精度和游隙、系統(tǒng)的共振頻率以及轉(zhuǎn)動(dòng)部件的動(dòng)平衡狀況等。
溫度
環(huán)境溫度范圍和設(shè)備的正常運(yùn)行溫度對于正確選擇或設(shè)計(jì)電機(jī)很重要。電機(jī)中的軸承的正常運(yùn)行溫度范圍為70～110℃。因此，推薦使用在較寬溫度范圍內(nèi)有良好工作性能的潤滑脂。當(dāng)環(huán)境溫度和軸承運(yùn)行溫度溫差很大時(shí)，軸承上會(huì)有溫差產(chǎn)生。如果溫差很大，應(yīng)檢查軸承內(nèi)部游隙，以避免不必要的軸承預(yù)載荷。
振動(dòng)
我們都期待電機(jī)能夠運(yùn)行，因此軸承及其保持架材料、潤滑劑和內(nèi)部游隙的選擇是很重要的。雖然軸承的的噪聲水平已經(jīng)比較低了，但是仍舊可以通過使用彈簧對軸承預(yù)緊進(jìn)一步降低噪聲水平。合適的軸、機(jī)殼、端蓋尺寸和形位公差有助于降低軸承對中誤差，可以進(jìn)一步降低噪音水平。當(dāng)設(shè)備處于有外源性振動(dòng)的環(huán)境中時(shí)，通常建議盡可能地使用球軸承特別是通過彈簧施加預(yù)載荷的球軸承，不容易受到外源性振動(dòng)的影響，導(dǎo)致?lián)p壞。
環(huán)境
在潮濕和多塵的環(huán)境中要使用密封件和防塵蓋來保護(hù)軸承。在不易接近地區(qū)使用的電機(jī)可能也需要密封件和防塵蓋，從而實(shí)現(xiàn)低維護(hù)或者免維護(hù)。密封件和防塵蓋的類型將確定軸承的維護(hù)需求和使用壽命。
軸承壽命要求
滾動(dòng)軸承的壽命是指，在內(nèi)圈或外圈滾道或滾動(dòng)體出現(xiàn)金屬疲勞（剝落）跡象之前，軸承以速度運(yùn)行所能夠達(dá)到的旋轉(zhuǎn)次數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。基于定義的額定壽命必須滿足軸承應(yīng)用所需的壽命期望值。在特定應(yīng)用中，觀察到的軸承壽命在很大程度上取決于運(yùn)行條件。電機(jī)軸承失效的原因可能有以下幾個(gè)方面：
◆電腐蝕等的電器問題；
◆軸或軸承座配合不當(dāng)、不對中、安裝不當(dāng)引起的機(jī)械誤差；
◆密封系統(tǒng)選擇不當(dāng)或密封件磨損或損壞造成的污染物侵入，導(dǎo)致磨料磨損；
◆不可預(yù)見的載荷條件，如動(dòng)平衡問題導(dǎo)致載荷過大，或載荷過輕導(dǎo)致滾動(dòng)體打滑；
◆潤滑脂選擇不當(dāng)、潤滑脂填裝量不當(dāng)、運(yùn)行溫度過高或過低造成的潤滑不良及潤滑條件差造成的腐蝕。
電機(jī)制造商通常根據(jù)假定載荷和速度數(shù)據(jù)確定軸承壽命，如允許載荷下的名義壽命為20000小時(shí)。在特殊允許條件下特別是載荷較輕的情況下，軸承的壽命要比傳統(tǒng)壽命計(jì)算方法預(yù)期的要長。尤其是當(dāng)潤滑油膜能有效地分隔滾動(dòng)面（滾道和滾動(dòng)體），污染物造成的表面損傷很有，就能實(shí)現(xiàn)上述情況。在有沖擊載荷或明顯的峰值載荷的情況下，應(yīng)對靜態(tài)安全系數(shù)進(jìn)行評(píng)估。
維護(hù)
電機(jī)的維護(hù)通常包括軸承潤滑、定子繞組（如有要求）維修和電機(jī)性能監(jiān)測。配備密封及終身潤滑軸承的電機(jī)，無需補(bǔ)充潤滑，因此電機(jī)被視為是免維護(hù)的，在這種情況下，最主要的是應(yīng)考慮軸承的潤滑脂壽命。
精度要求
機(jī)器的精度決定了軸承的精度要求。高精度軸承使用在高精度或高轉(zhuǎn)速的設(shè)備上。但是要使設(shè)備從軸承的運(yùn)行精度中受益，軸、軸承座和支撐面（軸與軸承的結(jié)合面以及軸承座的擋肩等）的精度應(yīng)該與所用軸承的精度相匹配。軸承與軸和軸承座之間的幾何公差見下表。
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