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電機軸承相比通用機械、汽車、工程機械等設(shè)備用軸承,具有顯著特殊性,主要體現(xiàn)在兩方面:第一,電機為各類設(shè)備運轉(zhuǎn)的動力源,一般也是傳動系統(tǒng)的高速端,配套軸承旋轉(zhuǎn)速度相對要高,高速甚至超高速運行是常態(tài),軸承適配與否極為重要;第二,發(fā)生在電機內(nèi)部的機電能量轉(zhuǎn)換過程不僅包含旋轉(zhuǎn)設(shè)備所特有的風(fēng)摩耗、機械摩擦耗,更有導(dǎo)流繞組的電阻損耗以及導(dǎo)磁體的磁滯和渦流損耗,有時伴隨危害性極大的軸向磁感應(yīng)現(xiàn)象,致使電機軸承必須耐受各種損耗產(chǎn)生的熱效應(yīng)和軸向磁感應(yīng)引發(fā)的軸電流。
運轉(zhuǎn)速度、熱效應(yīng)和磁效應(yīng)三要素決定了電機軸承選用原則,具體的應(yīng)用效果就是要滿足高精度、低摩擦、低噪音、抗軸電流電蝕、長期連續(xù)運行等要求。軸承適配電機電磁環(huán)境與具體工況的程度,決定了電機噪聲、振動水平及運行可靠性,對高效電機能效指標(biāo)的實現(xiàn)同樣極為關(guān)鍵。
鑒于電機軸承選配必須兼顧電、熱、磁的影響,其軸承支撐系統(tǒng)的設(shè)計最需特別關(guān)注之處在于抗軸電流設(shè)計。變頻、大型等電機因磁場不平衡、逆變器高頻脈沖易產(chǎn)生軸電流,進而引發(fā)電蝕、潤滑脂碳化等失效問題,需通過絕緣軸承、陶瓷混合軸承,或?qū)щ姖櫥⒔拥靥妓⒌确绞椒雷o,這是普通軸承無需考慮的核心要點。
運行工況上,電機軸承Dn值常達50萬~100萬,工業(yè)電機需24小時連續(xù)運行,壽命要求L10≥10萬小時,且需采用P5、P4級高精度設(shè)計,實現(xiàn)低振動、低噪音,同時嚴(yán)格控制摩擦系數(shù)與溫升,這些要求遠高于普通軸承。
Dn 值——軸承行業(yè)常用參數(shù),指軸承轉(zhuǎn)速與內(nèi)徑的乘積(單位:mm?r/min),用于衡量軸承的高速性能。
L10——軸承行業(yè)常用的壽命指標(biāo),指一批相同規(guī)格的軸承,在規(guī)定的工作條件下(如額定載荷、轉(zhuǎn)速等),90% 的軸承能達到或超過的使用壽命(單位:小時)。
精度與配合方面,電機軸承常用P6~P4級精度,徑向跳動控制在微米級,且分為定位端與非定位端,定位端承受雙向軸向力,非定位端允許軸向熱伸長,搭配專用游隙組適配運行中的熱脹需求。
P4、P6 是軸承行業(yè)的精度等級標(biāo)準(zhǔn),用于衡量軸承的尺寸精度、旋轉(zhuǎn)精度(如徑向跳動、端面跳動等),等級數(shù)值越小,精度越高。
其中,P6 級為常用精度,P4 級為高精度;文中提及電機軸承常用 P6~P4 級精度,伺服 / 高速電機多采用 P4 級,遠高于普通設(shè)備軸承常用的 P0 級,適配電機對低振動、低噪音及精密定位的特殊要求。
對于H112及以下規(guī)格電機,密封上常采用低摩擦類型,既能防塵防水,又能減少運行損耗;潤滑采用終身預(yù)填專用脂,無需頻繁補脂維護,區(qū)別于普通軸承的定期維護模式;而H132及以上規(guī)格產(chǎn)品,大多在電機制造過程填充潤滑脂,即電機軸承系統(tǒng)采用端蓋與軸承蓋組合的系統(tǒng)方式;H355及以上規(guī)格產(chǎn)品還會在組合系統(tǒng)中增加甩油盤。
載荷特性上,電機軸承以徑向載荷為主,承受電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶來的穩(wěn)定交變載荷,設(shè)計重點側(cè)重抗疲勞、長壽命,無需應(yīng)對強沖擊,與重載、抗沖擊的普通設(shè)備軸承差異明顯。材料工藝上,電機軸承采用真空熔煉、低夾雜物的高純凈軸承鋼,搭配超精滾道鏡面拋光工藝,進一步降低摩擦、減少振動、延長使用壽命。
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綜上,電機軸承的特殊性是電磁環(huán)境、高速連續(xù)運行、低噪能效、精密定位四大電機特有約束的疊加,使其成為軸承品類中技術(shù)要求最綜合、性能約束最嚴(yán)苛的類型,直接決定電機的整體運行質(zhì)量與使用壽命。
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