电机轴承的选型方法及举例

电机轴承的选型方法及举例目录一．电机轴承选型概要二．电机轴承的选型参数要点分析三.电机轴承的选用举例分析一．电机轴承选型概要对电机厂的工程师来说，在选用电机用轴承的时候，必须从各种角度来考虑该轴承的选型：首先应比较电机和轴承的设计寿命和轴承的疲劳寿命，以此来决定轴承的尺寸，同时还要注意润滑脂老化引起的润滑脂寿命、磨损、噪声，另根据电机的不同用途，必须对精度、配合、游隙、保持架、润滑脂、密封结构、装卸及其他特殊要求进行选用。一般情况下，选择轴承应大致遵守以下顺序：《电机轴承的选型概要》使用机械与设计寿命在选择轴承时，有意加大疲劳寿命系数，这不仅要选择大的轴承，不经济，并且，轴的强度、刚性、安装尺寸等，往往并不一定只以疲劳寿命为基础。各种机械所使用的轴承，根据使用条件，有基准的设计寿命，以经验疲劳寿命系数（参照表1）表示。2.1．电机轴承的尺寸选择（基本额定动载荷）表1、疲劳寿命系数fh与使用机械举例2.1．电机轴承的尺寸选择（基本额定动载荷）条件fh值与使用机械~32~43~54~7~6经常或短时间使用吸尘器、洗衣机等小型电器、电工用具农用机械不经常使用，但要求确保运转家用空调电动机、建设机械传送带电梯不连续，但运转时间较长压延机辊颈小型电动机起重机齿轮机座汽车工厂电机车床一般齿轮装置振动筛碎矿机起重机压缩机重要齿轮装置一日八小时运转，或连续长时间运转自动扶梯离心分离机空调设备风机木工机械大型电机客车车辆矿山起重机冲床惯性抡车辆用主电机机车车辆造纸机24小时连续运转，不允许因事故而停止运转自来水设备发电厂设备矿山排水设备2.1．电机轴承的尺寸选择（基本额定动载荷）区分球轴承额定疲劳寿命疲劳寿命系数速度系数63310()50060ChhPLfnChnPff13610()500*60nfn作为轴承的使用条件,已给予了轴承负荷P及旋转速度n,作为电机所使用轴承的设计寿命,决定了疲劳系数fh的场合下,轴承所需要的基本额定动载荷C，可用下列公式求出.…………(1.3)速度系数和疲劳寿命系数可以算出和查出，计算后可从轴承尺寸表中,选择可符合C的轴承.2.1．电机轴承的尺寸选择（基本额定动载荷）.hnfPfC注：在一般的工业电机，采用P6、甚至P0级精度也可以满足其使用要求。2.2．电机轴承的精度选择性能要求用例适用精度等级要求轴具有高旋转精度音响、影像机器主轴（录像机、录音机）P5、P4机床主轴P5、P4、P2、ABEC9电子计算机、磁盘主轴P5、P4、P2、ABEC9高速旋转喷气式发动机主轴、辅机P5、P4机床主轴P5、P4、P2、ABEC9张紧轮P5、P4要求摩擦及摩擦变化小控制机器（同步马达、伺服马达、陀螺万向架）P4、ABMA7P计量仪表P5机床主轴P5、P4、P2、ABEC9轴承精度主要指尺寸精度和旋转精度，国标参照国际标准分别规定了不同的精度等级及主要尺寸的公差及公差值，轴承精度分为P0、P6、P5、P4、P2五个等级，依次提高。尺寸公差滚动轴承的精度旋转精度2.2．电机轴承的精度选择内径、外径、宽度、组装宽度的公差倒角尺寸的公差极限值宽度不同的公差值内圈、外圈径向跳动的公差值内圈、外圈轴向跳动的公差值内圈、侧向跳动的公差值外圈外径面倾斜的公差值ISO（1）Class0Class6Class5Class4Class2DIN（2）P0P6P5P4P2ANSI/ABMAABEC1ABEC3ABEC5ABEC7ABEC9不同标准的精度等级代号：轴承安装时轴承内径与轴、外径与外壳的配合非常重要，当配合过松时，配合面会产生相对滑动称做蠕变。蠕变一旦产生会对磨损配合面，损伤轴或外壳，而且，磨损粉末会侵入轴承内部，造成发热、振动和破坏。过盈过大时，会导致外圈外径变小或内圈内径变大，会减小轴承内部游隙，另外，轴和外壳加工的几何精度也会影响轴承套圈的原有精度，从而影响轴承的使用性能。2.3．电机轴承的配合的选择2.3．电机轴承的配合的选择过盈量不足引起的失效（蠕动失效）2.3．电机轴承的配合的选择内径和轴过盈量太大引起的轴承卡死2.3．电机轴承的配合的选择2.3．电机轴承的配合的选择滚动轴承配合的选用原则2.3.1、轴承套圈相对于负荷的状况相对于负荷方向为旋转或摆动的套圈，应选择过盈配合或过渡配合。相对于负荷方向固定的套圈应选择间隙配合。当以不可分离型轴承作流动支承时，则应以相对于负荷方向为固定的套圈作为游动套圈，选择间隙配合或过渡配合。2.3.2、负荷的类型和大小当受冲击负荷或重负荷时，一般应选择比正常、轻负荷时更为紧密的配合。对于向心轴承负荷的大小用径向当量动负荷Pr与径向额定动负荷Cr的比值来划分，负荷越大配合过盈越大。轻负荷Pr/Cr小于等于0.06正常负荷Pr/Cr大于0.06,小于0.13重负荷Pr/Cr大于0.132.3．电机轴承的配合的选择2.3.3、轴承尺寸大小随着轴承尺寸的增大，选择的过盈配合过盈越大，间隙配合间隙越大。2.3.4、轴承游隙采用过盈配合会导致轴承游隙的减小，应检验安装后轴承的游隙是否满足使用要求，以便正确选择配合及轴承游隙。2.3.5、其它因素的影响轴和轴承座的材料、强度和导热性能；外部及在轴承中产生的热的导热途径和热量，支承安装和调整性能等都影响配合的选择。1.5、深沟球轴承的精度1.5、深沟球轴承的精度1.5、深沟球轴承的精度所谓轴承内部游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一固定，然后使未被固定的一方做径向、轴向或角向移动时的移动量。根据移动方向，可以分为径向游隙、轴向和角向游隙。2.4、电机轴承游隙的选择角向游隙径向游隙是最常用的，微小型深沟球轴承径向游隙如下：微型轴承专用径向游隙如下：2.4、电机轴承游隙的选择轴承公称内径d(mm)超过到C2最小最大C0最小最大C3最小最大C4最小最大C5最小最大210101818242430070901011121331852052082311251328132814291833203623412037254528483053游隙代码MC1MC2（标准)MC3MC4MC5游隙量（μm)0~53~85~108~1313~20轴承运转时由于轴承配合以及内外圈温差的原因，一般要比初期游隙小，从理论上讲，轴承在运转时，稍带负的运转游隙，则轴承的寿命最大。但要保持这一最佳游隙是非常困难的。随着使用条件的变化，轴承的负游隙会相应增大，从而导致轴承寿命显著下降或产生发热。因此，一般将轴承的初期游隙定为略大于零。运转游隙可以从轴承的初期游隙和因为过盈所造成的游隙减少量，以及因外圈温度差而产生的游隙变化量求出。δeff=δ0—(δf+δt)δeff：运转游隙mmδ0：轴承原始游隙mmδf：过盈造成的游隙减少量mmδt：内外圈温度差所引起的游隙减少量mm2.4、电机轴承游隙的选择2.4、电机轴承游隙的选择（1）、过盈造成的游隙减少量轴承采用静配合安装于轴或轴承箱上时，内圈膨胀，外圈收缩，导致轴承内部游隙减少。内圈或外圈的膨胀或收缩量，因轴承形式，轴和轴承箱形状、尺寸及材料不同而不同，大致近似过盈量的70%~90%。δf=（0.70~0.90）xΔdeff………（7.2）式中，δf：过盈造成的游隙减少量mmΔdeff：有效过盈量mm2.4、电机轴承游隙的选择（2）、内、外圈温度差造成的游隙减少量轴承运转时，一般外圈温度比内圈或滚动体温度低5~10℃。若轴承箱放热量大或轴连着热源，或空心轴内部有热流体流动，则内外圈温度差更大。该温度差造成的内外圈热膨胀量之差便成为游隙减少量。δt=αxΔTxD0δt：温度差造成的游隙减少量mmα：轴承钢的线膨胀系数12.5x10-6/℃ΔT：内外圈的温度差℃D0：外圈的滚道直径mm外圈滚道直径D0可用式（1）求出近似值。对于球轴承及自动调心滚子轴承，D0=0.20（d+4*D）………（1）式中，d：轴承内径mmD：轴承外径mm保持架在深沟球轴承中起着等距离隔离滚动体并防止滚动体掉落、引导并带动滚动体转动的作用,其结构和材料如下表。结构保持架名称及用途常用材料冲压铆钉保持架一般用于负载较大，抗冲击载荷、中等转速，外径大于26mm的深沟球轴承。SPCC冲压浪形保持架一般用于负载较大、中等转速、低摩擦扭矩、外径大于等于13且小于26mm的深沟球轴承。SPCC、1Cr18Ni9、冲压冠形形保持架一般用于负载较小、低转速，低摩擦扭矩，声音要求不高、外径小于13mm的深沟球轴承。SPCC、1Cr18Ni9、实体尼龙保持架一般用于负载较小、高转速、低摩擦扭矩、声音要求高、适用于外径小于等于22mm的深沟球轴承PA66---最高耐温130、PA46---最高耐温1602.5、电机轴承保持器材料和结构的选择2.6.1、特殊材料：要求防锈性能特好，或在盐水等腐蚀环境下工作，则推荐选用不锈钢轴承；2.6.2、高温回火处理：使用温度比较高，超过了150度，则要求对该轴承套圈采用高温回火的热处理方式，正常热处理的回火温度为3个小时160度，则高温回火根据实际情况选用180度或220度、或250度等。2.6.3、冷冻处理：在淬火之后，回火之前，增加一道低温零下70度冷冻处理的工艺，主要目的是减少套圈内部的残余奥氏体的含量，提高轴承尺寸精度的稳定性。2.6、电机轴承特殊规格的选择轴承密封目的在于防止轴承部位内润滑剂的外漏，以及防止外部的灰尘、水分、异物等有害物体侵入轴承内部，使得轴承可以在所要求的条件状态下，安全而持久地运转。下列情况时，可优先考虑选择预作充填滑脂的密封轴承。(1)、不要求轴承作永久运转。(2)、中低转速、负荷、温度的运转条件下。(3)、要求低的生产成本。(4)、添加润滑剂有困难的部位，或以后不必再添加润滑剂者。使用此类轴承，轴承壳(箱)及其密封设计得以简单化，大大降低制造成本；使用条件不苛刻时，甚至可作相当长时间的运转，已广为家电、车辆、马达等业界所采用。常见的密封种类及说明见后页2.7、电机轴承的密封结构和材料的选择2.7、电机轴承的密封结构和材料的选择2.7、电机轴承的密封结构和材料的选择橡胶类型丁晴橡胶丙烯酸酯橡胶三元乙丙橡胶氟橡胶橡胶代号NBRACMEPDMKFM使用温度-40—130℃-40—160℃-57—150℃-40—200℃优点特点是耐汽油和脂肪烃油类的性能特别好，耐热性较好，气密性、耐磨及耐水性等均较好，粘结力强。其特点是优异的耐热油特性、良好的耐龟裂特性特点是抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异，居通用橡胶之首。电绝缘性、耐化学性、冲击弹性很好，耐酸碱，比重小.耐高温、耐油、耐热、耐化学品、耐溶剂，是一种性能较全面的一种高端轴承用橡胶.缺点缺点是耐寒及耐臭氧性较差，强力及弹性较低，耐酸性差，电绝缘性不好，耐极性溶剂性能也较差。缺点是价格较高。缺点是自粘性和互粘性很差，不易粘合。缺点是价格较高应用主要用于制造常温条件下耐油的一般轴承用密封圈主要用于汽车发动机等高温耐热油的环境中，以代替昂贵的FKM材料主要用作ABS电机轴承和抗臭氧、耐紫外线的汽车门窗电机的轴承用密封圈。但由于其加工性能不好，轴承行业很少用。适用于高温高速汽车发动机上要求高的轴承用密封圈。深沟球轴承除了滚动接触以外，尚有相当的滑动接触。所以轴承润滑的主要目的是，减少轴承各部位的摩擦及磨耗、不产生高温烧熔。润滑方法、润滑剂的适当与否，直接大大地影响到轴承的性能与耐久性等。一般而言，润滑脂有以下之作用。(1)、减少摩擦及磨耗；(2)、摩擦热的传导、去除轴承因摩擦而生热，须要靠着润滑剂的中介而将热传导至它处或者带走，而使得轴承温度下降，润滑剂、轴承因而得以维持长久运转。(3)、缓和局部应力的集中。2.8、电机轴承用油脂的选择润滑脂的分类润滑脂是以矿物油或合成油等润滑油作为基油，加入增稠剂而成为半固体状，以此作载体保持住基油，另为了提高性能而添加各种的添加剂组合而成。因此，润滑脂的性质就由基油、增稠剂以及添加剂的种类与组合来决定。润滑脂分类有许多方法，一般大都以增稠剂的类别作分类，概分金属皂基与非皂基两大类。因新的增稠剂、添加剂陆续不断地开发出