1、大型電機(jī)的軸承配置
軸承的主要功能是在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，傳遞載荷，所以無(wú)論是小電機(jī)還是大電機(jī)，無(wú)非就是軸承需要傳遞的載荷不同，那么最終導(dǎo)致的就是軸承的尺寸或者形態(tài)發(fā)生改變。大型電機(jī)使用的更多的是滾動(dòng)體接觸為線接觸的軸承。例如：圓柱滾子軸承，球面滾子軸承，以及球面滾子推力軸承等。
上圖所示是大型臥式電機(jī)的一種軸承配置。上圖左側(cè)所示是固定端軸承，一般選用球面滾子軸承，也叫做調(diào)心滾子軸承；上圖右側(cè)所示是浮動(dòng)端軸承，使用同樣的調(diào)心滾子軸承，或者圓環(huán)滾子軸承。
對(duì)于垂直軸大型電機(jī)來(lái)說，可能會(huì)用到一個(gè)電機(jī)工程師不太熟悉的軸承。上圖中浮動(dòng)端軸承是我們非常熟悉的調(diào)心滾子軸承；對(duì)于對(duì)中不敏感的電機(jī)，也可以選擇圓柱滾子軸承。而固定端選用的是調(diào)心滾子推力軸承，一個(gè)類似圓錐滾子，但是又具有調(diào)心能力的軸承。
從上面兩種配置來(lái)看，大型電機(jī)的軸承在選擇時(shí)，考慮的更多是承載能力。線接觸(截面)的軸承因?yàn)闈L動(dòng)體與滾道的接觸面積較大，承載能力相應(yīng)就比較高，所以比較適合用在載荷較大的應(yīng)用中。但是，軸承的承載能力與轉(zhuǎn)速性能是硬幣的正反面，在常規(guī)的軸承設(shè)計(jì)中，承載能力越大，勢(shì)必轉(zhuǎn)速性能就會(huì)下降。
圓柱滾子軸承相對(duì)常見，昌暉儀表著重跟大家聊聊另外兩個(gè)軸承，球面滾子(或者我們更喜歡把它叫做調(diào)心滾子)軸承，和球面滾子推力軸承。
2、球面滾子軸承(調(diào)心滾子軸承)
顧名思義，這個(gè)軸承是可調(diào)心的。那么什么叫“可調(diào)心”？并不是說軸承本身的尺寸中心或者承載中心能調(diào)整，而是說，軸承可以使用在具有一定偏心情況的應(yīng)用中，又不影響軸承正常的功能。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械的理論狀態(tài)是，旋轉(zhuǎn)軸的軌跡為一條直線。但是實(shí)際工況下，第一，電機(jī)各個(gè)零部件存在加工誤差和安裝誤差；第二，電機(jī)的重力以及磁拉力作用；第三，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸并不是理想的鋼體，彎曲變形都是會(huì)發(fā)生的，這些導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸的實(shí)際軌跡可能是個(gè)紡錘體，或者沙漏型。
變形的轉(zhuǎn)軸會(huì)在軸承上產(chǎn)生額外的軸承內(nèi)部載荷。比如，當(dāng)軸承選擇的是圓柱滾子或者深溝球軸承時(shí)，除了包括轉(zhuǎn)子重量和磁拉力的外部載荷以外，軸承還受到了稱之為“內(nèi)部載荷”的，由于軸變形，而產(chǎn)生的額外載荷。
這種載荷，是設(shè)計(jì)師在選擇軸承時(shí)沒有考慮到的，或者說理論上是無(wú)法作出準(zhǔn)確計(jì)算的一系列載荷中的一種。因此，這種“未考慮”到的載荷作用在軸承上，可能導(dǎo)致的是軸承提前失效，或者超過設(shè)計(jì)預(yù)期的其他磨損。
但是調(diào)心系列的軸承(Self-aligning)，最大的作用就是可以將偏心在軸承內(nèi)部抵消，使軸承即使在偏心情況(一定范圍之內(nèi))下運(yùn)行，也不損失正常功能。而這一系列的作用，都是通過特殊的滾動(dòng)體和外圈滾道接觸面的設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到。通俗點(diǎn)講，這種軸承的外圈滾道是“通過球體大圓”的一部分。
這種軸承有非常良好的調(diào)整偏心的性能，但是這種軸承是為數(shù)不多的具有兩列滾動(dòng)體的設(shè)計(jì)。因此，雖然該軸承能夠同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷，但是兩個(gè)方向載荷的比例，是決定載荷在兩列滾動(dòng)體上分布的先決條件，至于如何分布，昌暉儀表后續(xù)會(huì)在單獨(dú)的章節(jié)里跟大家詳細(xì)討論。
3、球面滾子推力軸承
從名稱上就能看出來(lái)，這個(gè)軸承最主要的作用是承受推力載荷，也就是軸向載荷，其他的功能與球面滾子軸承類似，在承受偏心的條件下，不影響軸承的正常功能。
但是，推力軸承本身的旋轉(zhuǎn)性能就很低，這個(gè)軸承由于設(shè)計(jì)的原因，旋轉(zhuǎn)性能下降的很厲害，進(jìn)而該軸承的轉(zhuǎn)速極限的控制會(huì)變得很苛刻，再進(jìn)一步，潤(rùn)滑條件也就變得需要著重考慮，比如汽輪機(jī)推力軸承采用汽輪機(jī)鉑電阻測(cè)溫的目的就是監(jiān)測(cè)軸承潤(rùn)滑條件。
這里對(duì)于軸承的轉(zhuǎn)速極限稍微展開一點(diǎn)。無(wú)論我們?cè)谶x擇保持架設(shè)計(jì)，或者選擇潤(rùn)滑，甚至計(jì)算再潤(rùn)滑時(shí)間間隔時(shí)，都會(huì)碰到計(jì)算軸承的轉(zhuǎn)速極限的問題(Recommended limits for speed)，這里會(huì)引入一個(gè)轉(zhuǎn)速極限A，也叫做ndm值，軸承的運(yùn)行轉(zhuǎn)速乘以軸承的中徑，其實(shí)就是軸承中徑的線速度。
除此以外，我們應(yīng)該還遇到一個(gè)值，叫做軸承系數(shù)bf。
當(dāng)我們?cè)诓檩S承的再潤(rùn)滑間間隔時(shí)，會(huì)用bf乘以A作為選擇的基礎(chǔ)。我們以SKF的球面滾子推力軸承為例，這個(gè)軸承的bf值是4，基本上是所有類型軸承里最高的數(shù)值。而且，在不同的載荷條件下，這個(gè)軸承的推薦轉(zhuǎn)速極限跟其他設(shè)計(jì)的軸承比起來(lái)也很低，這都是由于軸承的特殊設(shè)計(jì)以及特殊應(yīng)用所造成的。
關(guān)于大型電機(jī)的軸承配置及大型電機(jī)所用的調(diào)心滾子軸承、球面滾子推力軸承的內(nèi)容，還有很多細(xì)節(jié)的東西值得討論，這里限于篇幅的原因，只是給大家拋個(gè)磚，至于后續(xù)大家還希望了解什么，昌暉儀表可以在以后的討論中繼續(xù)。
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