冶金齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)

1、冶金齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)（時刻:20184199:29:34來源:鐵姆肯公司）摘要：本文對冶金齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)作簡單介紹，要緊包括軸承選型、公差配合、初始游隙、安裝尺寸要點(diǎn)，可供冶金齒輪箱設(shè)計人員及設(shè)備愛護(hù)人員參考。關(guān)鍵詞：冶金齒輪箱：軸承選型：公差配合；初始游隙；安裝尺寸一、前言冶金齒輪箱種類與應(yīng)用專門廣泛，要緊通過齒輪間嚙合與傳動作用來實(shí)現(xiàn)加速、減速、改變傳動方向、改變轉(zhuǎn)動力矩或分配動力，以滿足各種冶金設(shè)備動力傳動需求。冶金齒輪箱不僅用于各種主機(jī)設(shè)備，如棒線材、型材或板材的粗、精軋、立輻等主傳動齒輪箱，而且也用于眾多輔機(jī)設(shè)備傳統(tǒng)系統(tǒng)，如飛剪、卷取機(jī)、穿孔機(jī)、縱切機(jī)以及輸送滾道等。作為最關(guān)鍵

2、冶金設(shè)備之一，冶金齒輪箱能否穩(wěn)固可靠地運(yùn)行關(guān)系到整條生產(chǎn)線能否正常地工作，一旦顯現(xiàn)故障將導(dǎo)致嚴(yán)峻后果。冶金齒輪箱通常處于重負(fù)載、沖擊載荷、高或低轉(zhuǎn)速、高溫或高污染等苛刻運(yùn)行環(huán)境，正是由于工作環(huán)境的專門性及連續(xù)可靠工作需求，冶金齒輪箱對配用的軸承提出了更為嚴(yán)格的要求。采納高性能的軸承，正確地選擇軸承選型、公差配合、初始游隙以及安裝尺寸是確保齒輪箱連續(xù)可靠工作的前提條件。現(xiàn)場人員安裝大型冷金海輪箱二、軸承選型1 .選擇適合的軸承類型雙列滾子軸承冶金齒輪箱軸承一樣采納雙列滾子軸承組合來滿足重負(fù)載、大功率動力傳動需求。滾子軸承以圓錐滾子軸承，圓柱滾子軸承及調(diào)心滾子軸承為主。冶金齒輪箱采納何種類型軸承應(yīng)

3、由齒輪軸受力工況及各類軸承各自的特點(diǎn)所決定。雙列圓錐滾子軸承具有良好的徑向與軸向復(fù)合載荷能力，軸承內(nèi)部游隙可調(diào)整，另外利于增強(qiáng)傳動系統(tǒng)剛性，因此圓錐滾子軸承是冶金齒輪箱設(shè)計優(yōu)先考慮的軸承類型。圓錐滾子軸承也有不足之處，例如：價格較高且不具備自調(diào)心、抗偏心能力，因此冶金齒輪箱也大量選用其它類型軸承，如調(diào)心、圓柱滾子軸承。冶金齒輪箱經(jīng)?；煊貌煌愋洼S承以達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計目的。與圓錐滾子軸承相比，調(diào)心滾子軸承成本較低，在特定受力條件下該軸承也能承擔(dān)徑軸向復(fù)合載荷。調(diào)心滾子軸承最大的優(yōu)點(diǎn)是具備自調(diào)心能力，可在偏心條件下正常工作。當(dāng)軸承外型尺寸近似，選用雙列圓柱滾子軸承可獲得更高的徑向承載能力，但該類型軸

4、承不能承擔(dān)軸向載荷。通常在徑向與軸向復(fù)合載荷條件選用圓柱滾子軸承時，需要采納添加止推軸承或其它類型軸承來承擔(dān)軸向負(fù)載。2 .雙列圓錐滾子軸承組合方式采納雙列圓錐滾子軸承組合時，軸承一端通常設(shè)為“固定端”，即軸承內(nèi)外圈端而均被頂緊不留間隙，起到軸向定位并承擔(dān)軸向負(fù)載作用，另一端軸承為“浮動端”，用來吸取齒輪軸熱膨脹及累積公差。"浮動端''軸承只承擔(dān)徑向載荷，軸承外圈端而與軸承座端蓋及擋肩應(yīng)預(yù)留足夠間隙，以抵消受熱膨脹后齒輪軸發(fā)生軸向位移，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。為提高傳遞扭距，冶金齒輪箱大量選用斜齒輪的嚙合方式。在重載條件下，斜齒輪不易產(chǎn)生沖擊振動噪音、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)及較大承載能

5、力，因此斜齒輪在重載傳動條件下優(yōu)于直齒輪傳動。但斜齒輪嚙合時會產(chǎn)生額外軸向推力并作用到“固定端”軸承。當(dāng)軸向推力較大時，選用雙列圓錐滾子軸承作為“固定端”，或者添加止推軸承均是理想的解決方法。當(dāng)齒輪軸只有單個斜齒輪嚙合，且齒輪軸“固定端''選用調(diào)心滾子軸承時，應(yīng)注意軸承所受最大軸向與徑向受力比值關(guān)系。調(diào)心滾子軸承由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，當(dāng)軸承所受軸向力超過自身所受徑向力1/3或1/4（依照具體軸承系列而定）時，軸承會顯現(xiàn)單側(cè)滾子受力，另一側(cè)滾子空載情形。不受力端滾子在旋轉(zhuǎn)過程中無法在滾道中引導(dǎo)和定位，會顯現(xiàn)滾子歪斜、打滑、撞擊保持架等情形，嚴(yán)峻時可能導(dǎo)致保持架斷裂軸承提早失效。雙列

6、圓錐滾子軸承采納純滾動及滾子端而擋邊引導(dǎo)設(shè)計，通過操縱軸承安裝游隙，可用于較大軸向受力及單列滾子承載工況，兩種類型軸承的特點(diǎn)與區(qū)不可參看圖2所示?！肮潭ǘ恕陛S承承擔(dān)徑軸向復(fù)合載荷，為了分擔(dān)軸承擔(dān)力并提高壽使用壽命，“固定端”一樣放在徑向受力較小一側(cè)，"浮動端''放在徑向受力較大一端。有時在選用調(diào)心滾子軸承為提高軸承的軸向承載能力，也會將“固定端''放在徑向受力較大一側(cè),在這種情形下，"固定端''調(diào)心滾子軸承承載能力應(yīng)高于“浮動端”軸承。安裝后無法調(diào)拄游理Ml曲配標(biāo)案用以列出懵海，熱水川合力式4tA；濾子撞地引導(dǎo)能維紡關(guān)震后可謂

7、足游障圖2螞心滾產(chǎn)軸承與雙列IMI錐浪子軸承的區(qū)別3考慮實(shí)際工況和軸向載荷錐型傘齒輪傳動與斜齒輪較為相似，齒輪嚙合時也會產(chǎn)生較大軸向載荷，軸承選型也應(yīng)參考慮實(shí)際工況與軸向載荷大小。人字型齒輪傳動可當(dāng)作成對使用但旋向相反的錐齒輪應(yīng)用，人字型齒輪嚙合時可不能產(chǎn)生軸向推力，在軋機(jī)齒輪箱應(yīng)用較廣。選用人字型齒輪嚙合傳動時，輸入與輸出軸只需設(shè)置一個“固定端''來軸向定位齒輪即可。其余位置均應(yīng)設(shè)為“浮動端”，“浮動端”軸承可采納圓柱或調(diào)心滾子軸承，“固定端”應(yīng)選用軸向承載能力較強(qiáng)的雙列圓錐滾子軸承。軸承優(yōu)化選型設(shè)計如圖3所示，“浮動端”軸承均采納單列圓柱滾子軸承。另外，在高速棒線材軋機(jī)齒輪

8、箱應(yīng)用中，高速輸入軸經(jīng)常采納專門設(shè)計的雙列圓錐滾子軸承來勝任高轉(zhuǎn)速、頻繁加速、減速，正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)等苛刻軸承應(yīng)用條件。圖3人字型火輪傳動軸承優(yōu)化選型4.考慮足夠的承載能力軸承選型除了正確地選擇軸承類型，所選軸承是否具有足夠的承載能力也是要考慮的關(guān)鍵因素。運(yùn)算軸承擔(dān)力得出軸承理論壽命是最常用衡量軸承承載能力的方法。冶金齒輪箱依照不同的應(yīng)用，一樣都會有軸承最低理論壽命要求，例如有些齒輪箱要求軸承最低壽命不低于5萬小時，有些應(yīng)用要求不低于3萬小時。通常在運(yùn)算軸承壽命時，為得到保守軸承壽命，一樣軸承旋轉(zhuǎn)速度選用平均工況條件轉(zhuǎn)速來替代最高旋轉(zhuǎn)速度。齒輪箱傳動在功率恒定條件下，轉(zhuǎn)速降低會導(dǎo)致扭矩提高，而扭矩提

9、高會導(dǎo)致軸承擔(dān)力提高。關(guān)于軸承的壽命運(yùn)算，軸承壽命與轉(zhuǎn)速成1：1反比關(guān)系，但與受力成10倍關(guān)系，即軸承擔(dān)力增大一倍，軸承壽命會降低10倍。關(guān)于一些重載及轉(zhuǎn)速較低應(yīng)用，理論軸承壽命結(jié)果通常無法真實(shí)反映軸承性能，通常要緊考慮軸承額定當(dāng)量與軸承擔(dān)力比值是否大于安全系數(shù)，更精確的方法是通過分析軟件運(yùn)算軸承滾子最大接觸應(yīng)力。三、軸承公差配合£美制軸承為“加公層”名義尺寸 4-0. OOOAO. xxx ran冶金齒輪箱軸承通常處于重負(fù)載、沖擊載荷、高或低轉(zhuǎn)速苛刻運(yùn)行環(huán)境，正確地選取軸承公差配合不僅利易于軸承的安裝，同時可確保重載、沖擊載荷條件下軸承可不能顯現(xiàn)跑圈情形。一樣來講，軸承旋轉(zhuǎn)部件采納

10、過盈配合，靜止不動部件采納間隙配合。軸承實(shí)際過盈配合范疇不僅依照軸承大小變化，而且在重載、高轉(zhuǎn)速應(yīng)用條件下應(yīng)采納比常規(guī)應(yīng)用條件更大的過盈配合。在選用英制圓錐滾子軸承時，應(yīng)注意英制與公制軸承自身公差帶的差異而相應(yīng)調(diào)整配合軸及軸承座公差尺寸范疇。如圖4所示,英制軸承內(nèi)外圈直徑公差范疇均為“加公差”，與公制軸承正好相反。若軸與軸承座公差范疇依舊按照公制軸承選取，英制軸承內(nèi)外圈均會顯現(xiàn)過渡配合情形，導(dǎo)致軸承外圈安裝困難而內(nèi)圈易跑圈，阻礙軸承使用壽命。英制軸承具體公差配合尺寸應(yīng)參照軸承供應(yīng)商舉薦尺寸。與英制軸承相比，公制大尺寸軸承公差配合選取較為簡單，關(guān)于重載、軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)外圈靜止應(yīng)用條件，內(nèi)徑尺寸范疇

11、320500毫米的大尺寸調(diào)心或圓柱滾子軸承，軸可采納r6公差范疇。關(guān)于內(nèi)徑尺寸超過500亳米的調(diào)心或圓柱滾子軸承，軸可采納r7公差范疇。調(diào)心或圓柱滾子軸承座公差范疇均可選用H7或G7。公制軸承卻喊公屋”名義尺寸*0.000/-0.xxxnun圖4英制與公制軸承公差對比四、軸承初始游隙圓錐滾子軸承初始游隙與球軸承、調(diào)心、圓柱滾子軸承定義不同，是指軸向游隙(BEP),其它軸承均為徑向游隙(RIC),如圖5所示。軸承的初始游隙決定了軸承安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)后工作游隙。軸承的游隙決定了軸承工作承載區(qū)的大小，軸承初始游隙選擇太大會導(dǎo)致軸承工作承載區(qū)偏小，即承擔(dān)力的滾子數(shù)量較少，導(dǎo)致軸承壽命降低。圓錐滾子軸承游隙選

12、擇太大還可能顯現(xiàn)滾子磨損或撞擊保持架，導(dǎo)致保持架斷裂情形發(fā)生。軸承初始游隙選擇太小會導(dǎo)致軸承發(fā)熱嚴(yán)峻，并顯現(xiàn)軸承抱死、燒毀等情形。冶金齒輪箱軸承初始游隙應(yīng)依照軸的過盈配合量及軸承最高旋轉(zhuǎn)速度推算得出。當(dāng)齒輪箱軸承內(nèi)圈與軸過盈配合時，軸承內(nèi)圈外徑會膨脹并吃掉部分初始游隙，初始游隙減掉過盈配合缺失的游隙即為軸承的安裝游隙(MEP)。一樣關(guān)于內(nèi)徑尺寸不超過400亳米的英制雙列圓錐滾子軸承，安裝后的游隙范疇?wèi)?yīng)不大于0.5亳米。關(guān)于內(nèi)徑超過400亳米的大尺寸軸承，安裝后的最大游隙范疇可放大到0.6亳米左右。冶金齒輪箱軸承初始游隙選擇一樣不考慮環(huán)境溫度，而只考慮軸承內(nèi)外圈差值溫度，因?yàn)榄h(huán)境溫度會導(dǎo)致軸熱膨

13、脹，但軸承座環(huán)境溫度阻礙也會導(dǎo)致熱膨脹。軸承安裝后的游隙(MEP)減掉軸承內(nèi)外圈差值溫升吃掉的游隙，得到最終軸承運(yùn)行游隙(OPE)。冶金齒輪箱大圓錐滾子軸承出于安全游隙考慮，最終運(yùn)行游隙一樣不承諾顯現(xiàn)負(fù)游隙。公制圓柱與調(diào)心滾子軸承初始游隙選取方法與圓錐滾子軸承類似但更簡單，通常關(guān)于大尺寸、軸承內(nèi)圈過盈配合、外圈間隙配合、重載應(yīng)用條件，軸承初始游隙可采納標(biāo)準(zhǔn)C3游隙范疇.圖5徑向游隙與軸向游隙五、軸承安裝尺寸軸承的安裝尺寸要緊包括軸肩與軸承座擋肩直徑尺寸，軸與軸承座最大倒角半徑。關(guān)于圓錐滾子軸承，安裝尺寸還包括保持架安全間隙尺寸。軸肩與軸承座擋肩直徑尺寸應(yīng)嚴(yán)格按照軸承要求選取，適當(dāng)?shù)某叽缈纱_保軸承端而有足夠的接觸而積，該尺寸太大或太小都會阻礙軸承使用。齒輪軸與軸承座最大倒角半徑應(yīng)小于軸承自身內(nèi)外圈倒角半