轴承与轴承室以及轴的配合计算

类型分类：: 科普知识

数据分类：: 轴承

轴承与轴承室以及轴的配合计算

发布日期：2022-07-16 点击率：71

轴承与轴、轴承室的配合是轴承应用中十分重要的环节，也是轴承使用者十分关心的重要话题。在以往的昌晖仪表网文章中介绍过轴承相关配合选择的基本方法。

实际工作中，按照标准的选择原则进行配合选择就可以满足应用需求，但是也有很多工程师好奇这个配合选择原则是怎么计算出来的，更有工程师希望自己进行计算。

其实，轴承与轴、轴承室的配合选择的基本计算方法可以按照轴承配合对轴承运行造成的影响角度将以往的知识重新组合就可以完成。

1、轴承与轴、轴承室配合计算的边界条件
在进行轴承与轴、轴承室配合选择计算之前，需要明确这个计算的实质目的是什么，从而可以对计算的方法和边界条件有一个清楚的界定。

◆配合的目的
轴承内圈与轴的配合和轴承外圈与轴承室的配合的总体目的是保证轴承与轴、轴承室与轴承外圈不出现相对移动。

圆周方向和轴向的相对移动都应该避免。我们需要清楚，相对移动靠配合本身很难实现，那么就需要使用外界其他的设计来保证。比如，轴肩、轴承室台阶等在轴向进行限定；使用止动卡槽的轴承设计或者O型环阻止圆周方向的相对移动。这些方式通常是对配合无法满足的时候的一种阻止相对运动发生的补充，保证一定的可靠性。

◆配合的边界
从上面讨论我们知道轴承与相关零部件的配合存在一个最小的边界。如果配合带来的配合力太小，则会出现轴承与配合面的相对运动，就起不到固定的作用。轴承发生跑圈的概率就会提高。

从机械零件的设计理论出发：配合越紧，配合力就越大，这种配合带来的“止动”效果就越大。但是，配合的“松”和“紧”也有一个度的问题，如果配合过紧，一方面虽然可以保证配合面的相对固定，但是轴承内部其他尺寸以及轴承钢材质本身将受到影响，因此不能通过单纯的增加配合来进行固定。

另一方面，在某些应用场合中，相互配合的两个面之间产生的“配合力”是会发生变化的(例如某些振动场合)。因此，当配合面相对运动的趋势发生在上述配合面相对运动的力波动的时候，我们需要的“配合力”就要更大。为什么会更大？因为我们要保证在相对运动的“强”和“弱”两个阶段，这个配合力都不会让配合面产生相对运动。比如，当我们按照这个相对运动的“强”阶段选择“配合力”时，那么当振动运动到“弱”阶段，这个“配合力”会显得过大了。反之，如果我们按照“弱”阶段来选择“配合力”，那么当振动到“强”阶段是，我们就会发现这个力不够了，配合面的相对运动发生了。因此，为了照顾波峰，也不得不使用较大的配合力。
这也就是为什么在振动的工况中，一般轴承的相关配合会推荐更紧一级的原因。

这就是我们需要讨论的，轴承与相关零部件的配合存在一个最大值边界，如果配合力过大，会导致轴承其他性能的变化，从而带来问题。
总
结一下，轴承公差配合的选择的最终指向是轴承配合面之间的配合力。这个配合力过小，则容易出现轴承与配合零件之间的相对运动(跑圈)；如果配合力过大，则会影响轴承的内部运行性能(游隙过小，预紧力变大)。这也就是轴承与轴、轴承室公差配合选择的基本边界和计算方向。

2、轴承与轴、轴承室配合的最小配合力
以通用的卧式内转式电机轴承来举例子。

普通卧式内转式电机的轴系统是最简单的轴承配置，其他类型的轴系统可以根据这个轴系统的情况类推。

卧式内转式电机运行的时候，电机转轴会带着轴承内圈进行旋转。因此，“旋转”是从电机转子传递到轴承内圈上的，也就是说轴承内圈是被动旋转的。既然被“带着转”，就需要较大的带动的力。

这种带动包括轴承内圈，也包括轴承滚动体和保持架旋转所需要的力。因此，带动轴承内圈旋转最苛刻的工况是启动或者变速，此时的圆周加速度乘以轴承内圈的质量就是最小的带动力。

当轴承匀速旋转时，情况就不太一样。昌晖仪表在下篇跟大家再继续讨论。
作者：王勇

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