高速轴承的安装配合与调整

HEATS

　　1.高速轴承的配合和游隙由于高速轴承既要按高精度轴承要求，又要按高温轴承要求，所以在考虑其配合和游隙时，要顾及下面两点：

　　(1)由常温升至高温时的尺寸变化和硬度变化；(2)高速下离心力所引起的力系变化和形状变化。

1 A, B, C! Y# ? z& | $ R5 Z6 W0 k2 l: y7 d: [6 w

　　总之，在高速、高温的条件下，从配合和游隙的选择上要力求保持轴承的精度和工作性能，这是有难度的。

/ i: k2 \# ^% r& h z- n8 f* C 5 N& r3 C! \2 A1 A. N9 \) A* u; X

　　为了保证轴承安装后的滚道变形小，过盈配合的过盈量不能取得太大，而高速下的离心力和高温下的热膨胀，或是抵销配合表面的法向压力。或是使配合面松弛，因此过盈量必须在考虑上述两种因素的前提下审慎地加以计算，在常温常速下有效的过盈量对于高速轴承可能是无效的。

! ]: c) N; i; ^6 j% v2 G% Y5 w

　　如果计算结果这个矛盾太大(通常只有在超高速下才有这种情况)，只有采取环下润滑法与静压润滑法并用的双重润滑措施，而这种方案有可能使轴承的dmn值突破300万的大关。

9 B7 _+ q" P( K( K

　　在考虑高速轴承游隙时不但要考虑上述各项因素，而且要考虑轴的热伸长对游隙的影响，要求轴承在工作状态下，即在工作温度下有最佳的游隙，而这种游隙是在内、外圈球沟中心精确对位的状态下形成的。由于高速轴承力求降低相对滑动和内部摩擦，最好不要采用将内、外圈沿轴向相对错位的方法来调整球轴承的游隙。

　　在考虑轴承的配合过盈量和游隙时，要注意到材料在高温下变得松软而容易变形的特点，以及多次由常温到高温的温度改变引起一定永久变形的可能性。

3 A# c8 d" Z! Q

　　2.对主机相关零件的要求

　　高速轴承要求轴承所在回转系统经过精密的动平衡，轴与座孔安装轴承的部位应具有高于一般要求的尺寸精度和形位精度，特别是同轴度和挡肩对座孔或轴颈的垂直度，而在考虑这些问题的时候，同样必须注意到轴承运转时的高速因素和高温因素。

2 m$ U7 n( t" c$ O/ z3 k

　　轴支承系统既要求刚性高，又要求质量尽可能地轻，为克服这个矛盾，可以采取诸如降低表面粗糙度和提高表面强化等措施以提高支承刚度，利用空心轴以减少系统质量等。

　　3.超高速轴承的开发实例兹以超高速HA型圆锥滚子轴承的开发为例。

, P7 D5 L( J. i0 u2 G

　　(1)问题的提出

　　在燃气轮机及某些机床及工程机械中，高速而且轴向负荷大，使用球轴承则使用寿命过短，使用短圆柱滚子轴承则轴向负荷能力不足，轴向游隙难于调整，希望利用圆锥滚子轴承突破这个难题。

0 N; D4 V& @6 ^4 k% _

　　(2)必须解决的技术关键

; I+ P$ e% {. b4 K8 h

　　提高圆锥滚子轴承高速限制的技术关键在于改进内圈大挡边与滚子大端面间的润滑状态，这个部位在高速时最易发生剧烈磨损和烧伤，是限制其高速化的主要原因。

- i* ~- A1 c* _ - \0 d0 f& w6 C

　　(3)解决办法

9 d/ N7 z+ a, i8 R, m; ~9 a: i2 b

　　普通结构的圆锥滚子轴承中，润滑油的流通路线在内圈大挡边与滚子大端面接触部位很难得到润滑油，而此部位相对滑动大，恰恰又最需要润滑油。

　　因此，日本等国开发了HA型圆锥滚子轴承，这种轴承挡边在外圈，这样流通的润滑油就能润滑外圈挡边和滚子大端面的接触部位，同时此处即使在静止时也能储存些油，避免了起动时贫油烧伤的事故，但外圈挡边上按需要开设几个排油孔，以避免油无排出通道，潴留于某部位造成油搅拌的动力损失和温升过高。由于内圈无挡边，温度有所降低，因而减少了内圈与轴之间配合面间发生蠕动的可能性。这种结构的轴承对保持架采用外圈引导方式，使得保持架能较平稳地引导滚子不致歪斜地正常运转，避免发生振动和过度磨损，这也有利于高速。

$ v, H% p9 ]0 d/ c# d- x 6 Y* I( f$ s5 L1 Y6 b! A! N

　　(4)能达到的效果

. z% J9 i5 ]8 M

　　这种HA型轴承的dmn值可达200万，比普通结构的提高两倍，例如用于燃气轮机减速器主轴的这种轴承(型号为I-IA30205)，在轴向负荷1000N的条件下，保证有2L／min的给油量对轴承实行循环供给4号透平油，其工作转速可达6万转而不致出现烧伤。【MechNet】

4 @. \- c! W2 E! V2 E 1 a* }+ g/ m8 U' v, u, f2 S