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关于环模制粒机的轴承有哪些问题需要分析的
发布时间:2012-11-24 浏览

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   前言
   滚动轴承在使用过程中按照轴承外圈工作条件的不同可以分为:外圈相对于载荷方向静止和外圈相对于载荷方向旋转。对于后者,轴承内圈相对于载荷方向静止,转动载荷作用在轴承外圈。环模制粒机转子的轴承为该转动形式,如图1所示为环模制粒机的转子组件示意图,1转子、2主轴、3轴承,其中,主轴静止,转子在动力作用下旋转,转动载荷作用在轴承外圈。对于该传动形式的轴承通常其外圈与外壳采用紧配合即过盈配合。

   环模制粒机在使用过程中其转子轴承出现的温升过高、噪音、轴承磨损严重及寿命短等现象,滚动轴承内、外圈的配合和径向工作游隙对此有很大的影响。以下对滚动轴承内、外圈的配合和径向工作游隙进行分析。

   配合
   1、轴承外圈与外壳孔的配合
   轴承外圈与外壳孔的配合为过盈配合,但选用较小过盈量安装时,外圈受载荷旋转时,轴承滚动体与滚道产生磨擦,轴承和外壳都要受热膨胀,但由于膨胀系数和散热速度的不同,当外壳膨胀程度大于轴承外圈时,过盈量会减小,轴承外圈和外壳孔间会产生沿圆周方向有害的相对滑动,这种现象称为蠕变现象,一旦发生蠕变,在配合面上就会发生明显的磨损和轴承外圈或外壳损伤。因此,轴承外圈与外壳孔的配合必须满足较小过盈量Ymin。

   另外,过盈量也不宜过大,轴承在工作负载的作用下,而引起轴承径向游隙减小,游隙减小会引起轴承发热,温度升高,同时,过盈量偏大也会给轴承的安装和拆卸带来困难,因此,根据所受载荷情况选择适当的过盈量。

   2、轴承内圈与轴的配合
   通常轴承内圈与轴配合为间隙配合,配合间隙的大小取决于轴承所受载荷、轴承外圈与壳孔的配合以及轴承游隙的选择。同时,内圈与轴的配合也会影响轴承径向工作游隙。

   径向工作游隙
   游隙是滚动轴承配合的一个重要的参数,它直接影响轴承的载荷分布、振动、噪声、磨损、温升、使用寿命和机械运转精度等技术性能。轴承基本额定动负荷是随着游隙大小而变化的。工作游隙过大,受力的滚动体个数减少,轴承承载能力会降低,滚动接触面应力增大,轴承的运转精度下降,振动和噪声增大,轴承使用寿命缩短;工作游隙过小,会引起轴承发热,温度升高,甚至使轴承在运转过程中发生咬死现象。

   滚动轴承径向工作游隙的影响因素:

   轴承外圈与外壳孔为过盈装配,因此,在配合面处产生装配应力,外圈发生弹性变形外圈内滚道向内收缩,从而引起径向游隙减小; 
   工作负载作用下,转动载荷作用在轴承外圈,径向力使外圈产生弹性接触变形而收缩,从而引起径向工作游隙减小; 
   轴承工作时因温度升高对径向工作游隙的影响,温度升高使得轴承内圈发生膨胀,使得径向工作游隙减小;轴承外圈和外壳都要受热膨胀,但由于材质的不同使得膨胀系数不同,以及散热速度影响二者膨胀程度,外圈膨胀小与外壳,径向工作游隙减小,反之,径向工作游隙增大; 
   轴承在运行时,润滑脂会在滚动体与内、外圈形成弹性流体动压油膜承担负载,油膜厚度的存在会使径向游隙减小,动压油膜厚度跟润滑脂的粘度有关。
实例应用
   某型号环模制粒机,主轴轴径d,外壳内孔径D,轴承为SKF球面滚子轴承,轴承标准游隙95~145μm,主轴轴径d的上偏差0,下偏差-25μm,外壳内孔径D的上偏差-14μm,下偏差-60μm。轴承外圈与外壳内孔为过盈配合,轴承内圈与轴的配合为过渡配合,设备在使用过程中,会出现轴承温升过高,轴承使用寿命短等现象。对转子主轴轴径d的公差带作了修正,改为间隙配合,情况得到改善,轴承温升在正常范围,轴承运转正常。

   原因分析,由于初始轴承外圈与外壳孔为过盈配合,内圈与轴为过渡配合,轴承在工作负载作用下,径向力使外圈产生弹性接触变形而收缩,从而引起径向工作游隙减小;内圈在径向力作用下产生收缩变形,径向工作游隙增大,但由于较初为过度配合,变形很小,径向工作游隙增加量很小,此时径向工作游隙小于轴承正常运转所需的较小游隙,因此,出现轴承温升过高现象。增大轴承内圈与轴径配合间隙后,内圈在径向力作用下产生收缩变形,径向工作游隙增大,此时径向工作游隙满足轴承正常运转所需的较小游隙,当轴承经过一段时间的运行磨合,使轴承内、外圈轴的温度相对稳定,径向工作游隙也随之稳定,较终轴承达到稳定运行。因此,选取合适的轴承内圈与轴径配合间隙大小对环模制粒机转子轴承的正常运是十分必要的。

   结论
   滚动轴承内、外圈的配合选取和径向工作游隙大小对环模制粒机转子轴承的正常运行起很重要作用,以上影响因素间存在相互影响,因此在做类似结构设计时,根据轴承的承载情况,确定合适的轴承径向游隙大小,要综合考虑轴承内、外圈在过盈配合安装以及径向力作用下的弹性变形,温升引起的轴承内、外圈及外壳的膨胀,动压油膜厚度等因素对轴承径向游隙的影响,选取合适的轴承外圈与壳孔的配合、轴承内圈与轴的配合。

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