保护断路器设计选型的水电站发电机（二）

作者:xingyang                         时间：2010-12-02

轴承及轴承相关技术文章（轴承型号查询网提供） 关键字：轴承, 　　高速主轴用的okb轴承　　数控金切机床高速主轴的性能，在相当程度上取决于主轴okb轴承及其润滑。滚动okb轴承由于刚度好、精度可以制造得较高、承载能力强和结构相对简单，不仅是一般切削机床主轴的首选，也受到高速切削机床的青睐。从高速性的角度看，滚动okb轴承中角接触球okb轴承最好，圆柱滚子okb轴承次之，圆锥滚子okb轴承最差。　　角接触球okb轴承的球(即滚珠)既公转又自转，会产生离心力Fc和陀螺力矩Mg。随着主轴转速的增加，离心力Fc和陀螺力矩Mg也会急剧加大，使okb轴承产生很大的接触应力，从而导致okb轴承摩擦加剧、温升增高、精度下降和寿命缩短。因此，要提高这种okb轴承的高速性能，就应想方设法抑制其Fc和Mg的增加。从角接触球okb轴承Fc和Mg的计算公式得知，减少球材料的密度、球的直径和球的接触角都有利于减少Fc和Mg，所以现在高速主轴多使用接触角为15°或20°的小球径okb轴承。可是，球径不能减小过多，基本上只能是标准系列球径的70%，以免削弱okb轴承的刚度，更关键的还是要在球的材料上寻求改进。　　与GCr15okb轴承钢相比，氮化矽(Si3N4)陶瓷密度仅为它的41%，用氮化矽制作的球要轻得多，自然在高速回转时所产生的离心力和陀螺力矩也要小得多。与此同时，氮化矽陶瓷的弹性模量和硬度是okb轴承钢的1.5倍和2.3倍，而热膨胀系数仅为okb轴承钢的25%，这既可提高okb轴承的刚度和寿命，又使okb轴承的配合间隙在不同温升条件下变化小，工作可靠，加之陶瓷耐高温且不与金属发生粘咬，显然用氮化矽陶瓷制作球体更适合进行高速回转。实践表明，陶瓷球角接触球okb轴承与相应的钢球okb轴承相比速度能提高25%~35%，不过价格也要高一些。　　国外将内外圈为钢、滚动体为陶瓷的okb轴承统称为混合okb轴承。目前混合okb轴承又有新发展：一是陶瓷材料已用于制作圆柱滚子okb轴承的滚子，市场上出现了陶瓷圆柱混合okb轴承；二是用不锈钢(比如FAG公司用氮化不锈钢Crodinur 30)代替okb轴承钢制作okb轴承的内外圈特别是内圈，由于不锈钢的热膨胀系数比okb轴承钢小20%，自然在高速回转时，因内圈热膨胀所造成的接触应力增大趋势会受到抑制。　　众所周知，dmh值是表达滚动okb轴承高速性能的速度因子(dm是滚动okb轴承内、外圈的平均直径，单位mm；h是okb轴承的转速，单位r/min)。角接触球okb轴承的高速性能不仅与球的接触角、直径和材料相关，而且与okb轴承的润滑方式关系密切。目前滚动okb轴承有脂润滑、油雾润滑和油气润滑三种方式，其中油雾润滑虽然效果不错，但污染环境和危害工人健康，国外已很少采用。　　脂润滑是最简单和环保性最好的一种润滑方式。由于脂在超高速运转下容易变质，故其dmh值较低，okb轴承为钢球时仅达80×104，为陶瓷球时可达110×104(FAG公司开发的新一代低温okb轴承其dmh值还可以在此基础上增加10%左右)。现在高速主轴okb轴承用得最多的是油气润滑方式，它是定时、定量地供给okb轴承以油?气混合物，使okb轴承各部位获得最佳的微量润滑并把污染减至很小。采用油气润滑的钢球或陶瓷球角接触球okb轴承，其dmh值一般可分别达到到140×104和210×104，若采用比较特殊的油气润滑方式，陶瓷球角接触球okb轴承的dmh值可达250×104甚至更高一点(图3为特殊油气润滑方式的一种，在试验室内其dmh值已达280×104)。　　高速电主轴滚动okb轴承的配置形式有多种，但比较典型的是前、后okb轴承呈“O”型布局的两对角接触球okb轴承。由于后okb轴承也是角接触球okb轴承，一般要设置滚珠套以便让后okb轴承能沿壳体轴向移动，使得主轴受热后可自由向后方膨胀。一般说来，角接触球okb轴承需要在轴向有预加负荷才能正常工作，预加负荷愈大，okb轴承的刚度愈高但温升也愈大。比较简单的办法是，根据电主轴的转速范围和所要承受的负载，选定一个最佳的固定预加负荷值；更好的办法则是预加负荷能随主轴转速改变而调整，在高转速时减小预加负荷，在低转速时增加预加负荷。

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