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常见问题

电机轴承轴向预负荷应该加多大

在电机设计与运行过程中,轴承轴向预负荷的设定是一个至关重要的环节,它不仅关系到电机的运行效率、噪音水平,还直接影响到轴承的寿命和整体系统的稳定性。
一、轴向预负荷的定义与目的
轴向预负荷,顾名思义,是指在轴承安装或运行过程中,通过某种方式(如弹簧、垫圈等)施加给轴承轴向方向的力,使轴承在正常工作前就已经处于一定程度的预紧状态。其主要目的包括:
提高轴承的刚性:预负荷可以抑制轴的跳动,提高轴承在轴向和径向的支撑能力,从而增强整个传动系统的稳定性。
防止振动和噪音:适当的预负荷可以消除轴承内部的游隙,减少滚动体与滚道之间的碰撞和滑动,从而降低噪音和振动。
延长轴承寿命:预负荷有助于保持滚动体的正确位置,减少滚动体与滚道之间的磨损,从而延长轴承的使用寿命。
二、轴向预负荷的设定原则
电机轴承轴向预负荷的设定并非随意为之,而是需要根据具体的电机型号、负载条件、工作环境以及轴承制造商的推荐值来综合确定。以下是一些基本的设定原则:
参考制造商的推荐值:轴承制造商通常会根据轴承的类型、尺寸和额定载荷等参数,给出轴向预负荷的推荐值范围。这些推荐值往往基于大量的实验数据和实践经验,具有较高的参考价值。
考虑电机的负载条件:电机的负载条件是影响轴向预负荷设定的重要因素。在重载或高速运转的电机中,需要施加较大的预负荷以提高轴承的支撑能力和稳定性;而在轻载或低速运转的电机中,预负荷则可以适当减小以避免不必要的磨损和发热。
兼顾噪音与寿命:预负荷的设定需要在降低噪音和延长轴承寿命之间找到平衡点。过小的预负荷可能无法完全消除轴承内部的游隙,导致噪音和振动;而过大的预负荷则可能使轴承内部产生过多的负游隙,加速轴承的磨损和损坏。
三、轴向预负荷的设定方法
在实际操作中,电机轴承轴向预负荷的设定通常采用以下几种方法:
弹簧预负荷法:这是最常见的一种方法,通过调整弹簧的弹力来实现对轴承的预负荷施加。弹簧的弹力等于弹簧系数乘以弹簧的变形量(F=K*ΔL),因此可以通过选择合适的弹簧系数和弹簧变形量来控制预负荷的大小。对于小型电机轴承,一般使用波形弹簧;而对于中大型电机轴承,则常使用柱形弹簧。
垫圈预负荷法:通过调整垫圈的厚度或数量来改变轴承的安装位置,从而实现对轴承的预负荷施加。这种方法简单易行,但调整精度相对较低。
定位预负荷法:通过调整轴承座或轴承盖的位置来限制轴承轴向方向的相对位置,从而实现对轴承的预负荷施加。这种方法需要精确控制各部件的加工精度和装配精度,适用于对预负荷要求较高的场合。
四、案例分析
以某电机厂的实际案例为例,该厂某型号电机在运行过程中出现了明显的噪音问题。经检查发现,轴承内部的游隙过大是导致噪音的主要原因。为了解决这个问题,技术人员决定增加轴承的轴向预负荷。他们采用了弹簧预负荷法,通过计算确定了合适的弹簧系数和弹簧变形量,并成功消除了轴承内部的游隙和噪音。然而,在后续的运行过程中,技术人员发现预负荷过大导致轴承温升过高且寿命缩短。经过进一步调整和优化预负荷设定值后,问题得到了圆满解决。
弹簧的弹力又等于弹簧系数乘以弹簧的变形量,弹簧的弹力等于弹簧系乘以弹簧的变形量。
F=K*预负荷的值应该等于一个系数乘以轴承内径:
  F=k*d
  F--负荷力度(单位:N)
  k--是一个系数。
  d--是轴承内径(单位:mm)
  如果是为降低电机噪声:系数应为5-10倍;如果为了避免压痕:系数应为20倍。因本次说的是噪声,所以系数取得5-10倍之间。增加预负荷的方法通常会使用弹簧或弹簧垫圈。不管怎么样,弹簧的弹力就是你算出的预负荷的数值。
  弹簧的弹力又等于弹簧系数乘以弹簧的变形量,弹簧的弹力等于弹簧系数乘以弹簧的变形量:
  F=K*ΔL
  F--弹簧的弹力(就是负荷力度,单位N)
  K--弹簧系数
  ΔL--弹簧的变形量
  弹簧的变形系数可以从弹簧厂家的零部件参数中找到,而弹簧的变形量指的是弹簧的初始长度减去弹簧的中量长度:
  ΔL=L-L'
通过上面的公式,弹簧的变形量ΔL可计算出,弹簧的初始长度已知,即可得出弹簧的中量长度L'。
五、结论
电机轴承轴向预负荷的合理设定是确保电机高效、稳定运行的关键因素之一。在实际操作中,应根据制造商的推荐值、电机的负载条件以及噪音与寿命的平衡点来综合确定预负荷的设定值。同时,选择合适的预负荷施加方法也是至关重要的。通过科学合理地设定轴向预负荷,不仅可以降低电机的噪音和振动水平,还可以延长轴承的使用寿命并提高整个传动系统的稳定性。
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