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齒輪箱軸承選型難點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2024-02-23
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齒輪箱軸承選型難點(diǎn)

軸承是齒輪箱的關(guān)鍵零部件之一,也是齒輪箱中經(jīng)常損壞的零件。同時(shí),與一般的軸系統(tǒng)相比,齒輪箱里軸承的選型、應(yīng)用、安裝、維護(hù)等又是十分復(fù)雜的。那么齒輪箱軸承應(yīng)用的難點(diǎn)有哪些,又需要注意什么呢?

受力復(fù)雜

齒輪箱運(yùn)行的時(shí)候在輸入軸和輸出軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩傳遞在齒輪嚙合中進(jìn)行,在齒輪嚙合的過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生嚙合力。

如果齒輪是直齒齒輪,那么這個(gè)嚙合力是一個(gè)純周向力。這個(gè)周向力在與之垂直的角度去看,就是整個(gè)軸系統(tǒng)的一個(gè)徑向負(fù)荷。

如果是齒輪是斜齒齒輪或者圓錐齒輪等,那么齒輪嚙合力除了有一個(gè)周向分量以外,還有一個(gè)軸向分量。這個(gè)軸向分量的力就是軸系統(tǒng)的軸向受力。

在一些齒輪軸上有時(shí)候會(huì)有若干齒輪與其他軸上的齒輪嚙合,因此,會(huì)有多個(gè)軸向,徑向負(fù)荷。在空間上這些負(fù)荷的方向與嚙合有關(guān)。在進(jìn)行軸承受力計(jì)算的時(shí)候,要進(jìn)行分解合成,最終計(jì)算軸承上的實(shí)際負(fù)荷情況。

另外,齒輪箱在運(yùn)行的時(shí)候,如果外界轉(zhuǎn)矩波動(dòng),則會(huì)使齒輪嚙合力波動(dòng),由此會(huì)引起軸承受力的波動(dòng)。這些都使得齒輪箱軸承的受力分析變得更加復(fù)雜。實(shí)際進(jìn)行壽命校核的時(shí)候需要進(jìn)行等效處理。

轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)雜

齒輪箱中不同的軸具有不同的轉(zhuǎn)速,從低速軸到高速軸,每根軸上的軸承轉(zhuǎn)速相同,不同軸上的轉(zhuǎn)速則不同。這使得軸承壽命校核計(jì)算時(shí)候折算的時(shí)間會(huì)有不同。

不同的轉(zhuǎn)速要求,導(dǎo)致軸承選型時(shí)對(duì)軸承的轉(zhuǎn)速能力選擇存在差異。

比如,對(duì)于高速軸,會(huì)選擇轉(zhuǎn)速能力更好的軸承,可能會(huì)選用深溝球軸承,角接觸球軸承,圓錐滾子軸承等類(lèi)型。

對(duì)于低速軸,會(huì)選用承載能力大的軸承,比如滾子軸承,甚至滿(mǎn)滾子軸承,圓錐軸承等等。

潤(rùn)滑復(fù)雜

從潤(rùn)滑的基本原理不難知道,軸承的溫度、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷對(duì)軸承潤(rùn)滑具有直接的影響。

轉(zhuǎn)速方面,齒輪箱軸承的高速軸、低速軸轉(zhuǎn)速不一樣,軸承大小也不一樣。因此有時(shí)候要選擇一種潤(rùn)滑滿(mǎn)足寬泛的轉(zhuǎn)速要求會(huì)十分困難。在實(shí)際選擇中往往處于兩難境地,不得不做一些妥協(xié)。

負(fù)荷方面,低速軸的重負(fù)荷和高速中的輕負(fù)荷是一對(duì)矛盾。黏度低了,低速軸軸承難以形成油膜,黏度高了,高速軸又會(huì)影響發(fā)熱。

溫度方面,齒輪箱內(nèi)部的潤(rùn)滑本身具有一定的散熱功能,齒輪的嚙合是齒輪箱發(fā)熱的來(lái)源。齒輪箱不同軸體溫度差異與嚙合相關(guān),軸承溫度與其距離齒輪之間的傳熱距離有關(guān)。不同的溫度對(duì)潤(rùn)滑的黏度影響是客觀存在的,只不過(guò)由于潤(rùn)滑油的流動(dòng),使得這個(gè)熱量隨著流動(dòng)被傳遞。

軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜

在齒輪箱軸承系統(tǒng)中經(jīng)常有與負(fù)荷相關(guān)的軸向力,因此會(huì)選用具有軸向負(fù)載能力的軸承進(jìn)行配對(duì)使用。同時(shí)整個(gè)軸系統(tǒng)的軸向位置精度,不僅僅影響軸承,還會(huì)影響齒輪嚙合精度,這對(duì)齒輪箱設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。在進(jìn)行軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要軸不僅僅在徑向上,而且在軸向上也具有一定的剛性和定位精度。所以,齒輪箱軸承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)常使用交叉定位結(jié)構(gòu)。

齒輪箱軸承系統(tǒng)的交叉定位結(jié)構(gòu)中,不僅考慮定位,還要考慮定位精度。當(dāng)齒輪受到軸向力的時(shí)候,整個(gè)軸在軸向上的移動(dòng)應(yīng)該在可接受的范圍之內(nèi)。

同時(shí)齒輪箱工作的時(shí)候,整個(gè)系統(tǒng)會(huì)發(fā)熱,并且不同零部件發(fā)熱和散熱的程度不同,導(dǎo)致殼體,軸、齒輪、軸承室的溫度與冷態(tài)時(shí)不同。這樣就會(huì)影響交叉定位結(jié)構(gòu)時(shí)軸承內(nèi)部的剩余游隙。因此齒輪箱軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要考慮不同溫度對(duì)軸系統(tǒng)內(nèi)軸承游隙的影響。

實(shí)際上,在齒輪箱運(yùn)行的時(shí)候,負(fù)荷的影響和溫度的影響同時(shí)發(fā)生,因此要綜合進(jìn)行相應(yīng)的校核計(jì)算。

在上述問(wèn)題中實(shí)際校核計(jì)算的結(jié)果是軸承室和軸的軸向,徑向公差和精度。

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