軸承公差配合
冶金齒輪箱軸承通常處于重負載、沖擊載荷、高轉(zhuǎn)速或低轉(zhuǎn)速等苛刻的運行環(huán)境中，正確地選取軸承公差配合不僅利于軸承的安裝，同時可確保重載和沖擊載荷條件下軸承不會出現(xiàn)跑圈情況。一般來說，軸承旋轉(zhuǎn)部件采用過盈配合，靜止不動的部件采用間隙配合。軸承實際過盈配合范圍不僅根據(jù)軸承大小變化，而且在重載和高轉(zhuǎn)速應(yīng)用條件下應(yīng)采用比常規(guī)應(yīng)用條件更大的過盈配合。
在選用英制圓錐滾子軸承時，應(yīng)注意英制軸承與公制軸承自身公差帶的差異而相應(yīng)調(diào)整配合軸及軸承座公差尺寸的范圍。英制軸承內(nèi)外圈直徑公差范圍均為“加公差”，與公制軸承正好相反。若軸與軸承座公差范圍依然按照公制軸承選取，英制軸承內(nèi)外圈均會出現(xiàn)過渡配合情況，導(dǎo)致軸承外圈安裝困難而內(nèi)圈易跑圈，影響軸承使用壽命。英制軸承具體公差配合尺寸應(yīng)參照軸承供應(yīng)商推薦尺寸。與英制軸承相比，公制大尺寸軸承公差配合選取較為簡單，對于重載、軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)外圈靜止的應(yīng)用條件，內(nèi)徑尺寸范圍320~500mm的大尺寸調(diào)心或圓柱滾子軸承，軸可采用r6公差范圍。對于內(nèi)徑尺寸超過500mm的調(diào)心或圓柱滾子軸承，軸可采用r7公差范圍。調(diào)心或圓柱滾子軸承座公差范圍均可選用H7或G7。
軸承初始游隙
圓錐滾子軸承初始游隙與球軸承、調(diào)心和圓柱滾子軸承定義不同，是指軸向游隙(BEP)，其他軸承均為徑向游隙(RIC)。軸承的初始游隙決定了軸承安裝及運轉(zhuǎn)后的工作游隙。軸承的游隙決定了軸承工作承載區(qū)的大小，軸承初始游隙選擇太大會導(dǎo)致軸承工作承載區(qū)偏小，即承受力的滾子數(shù)量較少，導(dǎo)致軸承壽命降低。
圓錐滾子軸承游隙選擇太大還可能出現(xiàn)滾子磨損或撞擊保持架，導(dǎo)致保持架斷裂的情況發(fā)生。軸承初始游隙選擇太小會導(dǎo)致軸承發(fā)熱嚴重，出現(xiàn)軸承抱死和燒毀等情況。
冶金齒輪箱軸承初始游隙應(yīng)根據(jù)軸的過盈配合量及軸承最高旋轉(zhuǎn)速度推算得出。當齒輪箱軸承內(nèi)圈與軸過盈配合時，軸承內(nèi)圈外徑會膨脹并吃掉部分初始游隙，初始游隙減掉過盈配合損失的游隙即為軸承的安裝游隙(MEP)。一般對于內(nèi)徑尺寸不超過400mm的英制雙列圓錐滾子軸承，安裝后的游隙范圍應(yīng)不大于0.5mm。對于內(nèi)徑超過400mm的大尺寸軸承，安裝后的最大游隙范圍可放大到0.6mm左右。
冶金齒輪箱軸承初始游隙選擇一般不考慮環(huán)境溫度，而只考慮軸承內(nèi)外圈差值溫度，因為環(huán)境溫度會導(dǎo)致軸熱膨脹，但軸承座環(huán)境溫度的影響也會導(dǎo)致熱膨脹。軸承安裝后的游隙(MEP)減掉軸承內(nèi)外圈差值溫升吃掉的游隙，得到最終軸承運行游隙(OPE)。冶金齒輪箱大圓錐滾子軸承出于安全考慮，最終運行游隙一般不允許出現(xiàn)負游隙。公制圓柱與調(diào)心滾子軸承初始游隙的選取方法與圓錐滾子軸承類似但更簡單，通常對于大尺寸、軸承內(nèi)圈過盈配合、外圈間隙配合和重載應(yīng)用條件，軸承初始游隙可采用標準C3游隙范圍。
軸承安裝尺寸
軸承的安裝尺寸主要包括軸肩與軸承座擋肩直徑尺寸，以及軸與軸承座最大倒角半徑。對于圓錐滾子軸承，安裝尺寸還包括保持架安全間隙尺寸。軸肩與軸承座擋肩直徑尺寸應(yīng)嚴格按照軸承要求選取，適當?shù)某叽缈纱_保軸承端面有足夠的接觸面積，該尺寸太大或太小都會影響軸承使用。齒輪軸與軸承座最大倒角半徑應(yīng)小于軸承自身內(nèi)外圈倒角半徑，軸與軸承座倒角半徑過大會導(dǎo)致軸承無法安裝到位，造成內(nèi)外圈歪斜，影響軸承的正常使用。總之，在設(shè)計冶金齒輪箱時，應(yīng)重視軸承的安裝尺寸，不應(yīng)隨意增加或減少規(guī)定尺寸。
冶金齒輪箱苛刻的運行環(huán)境對配用的軸承提出了更為嚴格的要求，采用高性能的軸承并正確使用軸承是確保齒輪箱連續(xù)可靠工作的前提條件。本文通過對冶金齒輪箱軸承選型、公差配合、初始游隙及安裝尺寸等要點作簡單介紹，可供冶金齒輪箱設(shè)計人員及設(shè)備維護人員參考。
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