高性能電動(dòng)機(jī)用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)分析及技術(shù)研究
曾群
摘 要： 通過(guò)搜集國(guó)內(nèi)外軸承結(jié)構(gòu)，對(duì)其工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間對(duì)比試驗(yàn)，分析找出相對(duì)較好的一類(lèi)軸承結(jié)構(gòu)，在其基礎(chǔ)上通過(guò)改變不同的軸承、軸承內(nèi)蓋、軸承外蓋結(jié)構(gòu)、擋油盤(pán)與甩油盤(pán)結(jié)構(gòu)及間隙大小進(jìn)行不同試驗(yàn)，最終確定出高效電動(dòng)機(jī)用滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，目的為提高電動(dòng)機(jī)的效率，降低軸承噪聲，減少軸承故障率 ，共同提高電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量。
關(guān)鍵詞： 電動(dòng)機(jī);滾動(dòng)軸承;軸承外蓋;軸承套;擋油盤(pán);甩油盤(pán)
O 引言
為提高電動(dòng)機(jī)效率，降低軸承噪聲、減少軸承故障率，需對(duì)電動(dòng)機(jī)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。在搜集與軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的資料中，目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)機(jī)的軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種類(lèi)較多，各有優(yōu)缺點(diǎn)，當(dāng)密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理時(shí)，多數(shù)軸承結(jié)構(gòu)均采用橡膠密封圈結(jié)構(gòu)，密封圈分布于軸承蓋內(nèi)側(cè)或外側(cè)，密封圈與軸相摩擦或密封圈與軸承蓋摩擦，產(chǎn)生多余的熱量，且機(jī)械損耗也比較大，會(huì)影響電動(dòng)機(jī)效率;擋油結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理時(shí)，擋油盤(pán)設(shè)計(jì)成與軸一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)有油脂接觸甩油盤(pán)后就很快將其甩出，軸承由于沒(méi)有得到新潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充 ，處于近似干摩狀態(tài)，使摩擦損耗增加，同時(shí)軸承伴有異常響聲、溫度高等現(xiàn)象，甚至?xí)a(chǎn)生抱軸現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，給企業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患,因此對(duì)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)的研究有必要。
1 軸承結(jié)構(gòu)介紹
電動(dòng)機(jī)的滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)是由滾動(dòng)軸承、軸承外蓋、軸承內(nèi)蓋、軸承套、擋油裝置、密封裝置等組成。因軸承噪聲主要是圓柱滾子軸承噪聲大，深溝球軸承相對(duì)噪聲小，本文主要以研究圓柱滾子軸承為主，為系統(tǒng)研究電動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，相應(yīng)搜集了部分國(guó)內(nèi)外電動(dòng)機(jī)的典型軸承裝配結(jié)構(gòu)。
從圖 1 上可以看出該軸承結(jié)構(gòu)是由外置式密封圈、軸承外蓋、安裝在軸上的甩油盤(pán)、軸承、帶有擋油環(huán)的軸承套、內(nèi)蓋及軸用擋圈共同組成。工作原理是通過(guò) 安裝在外蓋上的 V 型密封圈阻擋外部的液體和灰塵;軸承潤(rùn)滑脂是通過(guò)軸承外蓋及軸承套導(dǎo)孔進(jìn)入軸承內(nèi)蓋中，被滾動(dòng)軸承攫取并分配到軸承中，所產(chǎn)生的潤(rùn)滑脂樹(shù)狀殘?jiān)粩D壓到擋油環(huán)與軸承空隙處，當(dāng)過(guò)量的油脂將擋油環(huán)空隙添滿后，油脂就立即與安裝在軸上的甩油盤(pán)接觸并被排到外面，并通過(guò)軸承外蓋下側(cè)的擋油盒處排出。
從圖2上可以看出該軸承結(jié)構(gòu)是由帶有擋油環(huán)的軸承外蓋、安裝在軸上的甩油盤(pán)、軸承、軸承套、內(nèi)蓋及軸用擋圈共同組成。工作原理是通過(guò)安裝在軸上的甩油盤(pán)與軸承外蓋的曲路結(jié)構(gòu)共同完成阻擋任務(wù)的，軸承潤(rùn)滑脂是通過(guò)軸承外蓋及軸承套導(dǎo)孔進(jìn)入軸承內(nèi)蓋中，被滾動(dòng)軸承攫取并分配到軸承 中，產(chǎn)生的樹(shù)狀殘?jiān)粩D壓到軸承外蓋上擋油環(huán)與軸承空隙處，當(dāng)過(guò)量的油脂將擋油環(huán)空隙添滿后 ，油脂就立即與安裝在軸上的甩油盤(pán)接觸 ，通過(guò)甩油盤(pán)后被排到外面，通過(guò)軸承外2 2蓋下側(cè)的擋油盒處排出。
2 軸承結(jié)構(gòu)試驗(yàn)
方案一 ： 將原來(lái)?yè)跤铜h(huán)改為擋油環(huán)和甩油環(huán)組成 ，甩油環(huán)和擋油環(huán)之間采用徑向配合 ，配合間隙在軸承圓柱滾子中間位置 ，單邊間隙為 1m m ，試驗(yàn)軸承采用進(jìn)口NU222/C3軸承，鋼保持架，電機(jī)運(yùn)行30分鐘后，軸承出現(xiàn)異響，注入潤(rùn)滑脂后，軸承響聲瞬間消失，間隔20分鐘左右，軸承響聲還會(huì)出現(xiàn)。 此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是擋油環(huán)可以存儲(chǔ)一定的潤(rùn)滑脂 ，有利于軸承外圈與滾子之間的潤(rùn)滑;缺點(diǎn)是大量的潤(rùn)滑脂會(huì)通過(guò)甩油環(huán)甩到外蓋中，不利于軸承整體潤(rùn)滑。
方案二 ：將擋油環(huán)改為擋油環(huán)和 甩油環(huán)組成，甩油環(huán)和擋油環(huán)軸向配合，軸向間隙為2.5r a m ，徑向交叉配合 ，擋油環(huán)內(nèi)徑在軸承圓柱滾子中間位置，試 驗(yàn)采用 N U222/C3軸承，鋼保持架 ，電機(jī)運(yùn)行2 小時(shí)后 ，軸承 出現(xiàn)異 響，注入 SK F潤(rùn)滑脂后，軸承 響聲瞬間消失，間隔 2 小時(shí)左右，軸承響聲還會(huì)出現(xiàn)，此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是擋油環(huán)可以存儲(chǔ)一定的潤(rùn)滑脂，有利于軸承外圈與滾子的潤(rùn)滑;缺點(diǎn)是少量潤(rùn)滑脂會(huì)通過(guò)甩油環(huán)甩到外蓋中，不利于軸承整體潤(rùn)滑 。
方案五 ：在 方 案 四 的基 礎(chǔ) 上 ，將 軸 承 改 為N U222M / C3 軸承 ，即保持架材料改 為黃銅 ，注入長(zhǎng)城 3 號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂 ，當(dāng)采用某一進(jìn) 口品牌軸承時(shí) ，完全可以達(dá)到靜音運(yùn)行 ;更為另一進(jìn) 口品牌軸承和國(guó)產(chǎn)軸承時(shí) ，軸承 1 小時(shí)后有響聲 ，響聲相對(duì)平穩(wěn) ，軸承運(yùn)行溫度較低。通過(guò) 以上的試驗(yàn)與分析 ，可 以確定造成軸承異響的原因有三個(gè) ：電機(jī)擋油環(huán)設(shè)計(jì)不合理，原擋油環(huán)起不到擋油作用 ;(2 ) 軸承保持架不能采用鋼保持架及尼龍保持架。 這兩種圓柱滾子軸承兩側(cè)擋邊較小 ，軸承正常運(yùn)行時(shí) ，滾子會(huì)將潤(rùn)滑脂從軸承內(nèi)部擠壓出去;而黃銅保持架圓柱滾子軸承 ，兩側(cè)擋邊較大 ，內(nèi)部還存在溝槽 ，可將潤(rùn)滑脂保存在軸承內(nèi)部，有利于軸承潤(rùn)滑。(3 ) 軸承自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或質(zhì)量上有問(wèn)題。
3 軸承結(jié)構(gòu)調(diào)整設(shè)計(jì)
為了提高電動(dòng)機(jī)效率、降低軸承噪聲、減少軸承故障率，依據(jù)上述試驗(yàn)，確定了實(shí)用的新型軸承結(jié)構(gòu) 。工作原理 ：當(dāng)潤(rùn)滑脂通過(guò)軸承外蓋及軸承套導(dǎo)孔進(jìn)人軸承內(nèi)蓋 中，被滾動(dòng)軸 承攫取并分配到軸承中，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí) 間后所耗費(fèi)潤(rùn)滑脂的樹(shù) 狀殘?jiān)粩D壓到擋油盤(pán)處 ，過(guò)量的油脂將擋油盤(pán)空隙添滿后 ，油脂就立即與油量調(diào)節(jié)裝置的圓盤(pán)接觸被排到外面 ，并通過(guò)軸承外蓋下側(cè)的擋油盒處排出;軸承防護(hù)是通過(guò)油量調(diào)節(jié)裝置與軸承外蓋通過(guò)曲路配合實(shí)現(xiàn)的 ，電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中外部有水及灰塵接觸到軸時(shí) ，水和灰塵大部分會(huì)被甩掉 ，可能有少量的水和灰塵 ，即使進(jìn)入軸承內(nèi)蓋內(nèi)部 ，也會(huì)被油量調(diào)節(jié)裝置擋坐住或排出，水可以通過(guò)軸承外蓋端面上的孔排出。
4 結(jié)論
新軸承結(jié)構(gòu)的成功研究和試制，不僅實(shí)現(xiàn)了防護(hù)等級(jí)提高、潤(rùn)滑良好、零部件設(shè)計(jì)制造容易、安裝操作方便等優(yōu)點(diǎn)，還為提高電機(jī)效率和可靠性、降低電動(dòng)機(jī)噪聲奠定了基礎(chǔ)。該結(jié)構(gòu)完全可以用于指導(dǎo)生產(chǎn)，為急于解決電機(jī)軸承異響而困擾的用戶提供有價(jià)值的參考依據(jù)。
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