轴承游隙对轴承寿命的影响

  轴承工作游隙在一定的负游隙状态,轴承寿命是最佳的,负游隙过大轴承寿命也会显著下降,正游隙状态轴承寿命也会一定程度下降。
轴承安装游隙以及轴承工作游隙的来源:出厂的轴承制造游隙,在轴承安装时内圈和轴颈的过盈以及外圈和壳体的过盈会吃掉一部分游隙形成轴承的安装游隙,轴承在使用时由于轴承的发热会进一步吃掉一部分游隙形成轴承的工作游隙。
 举例:汽车轴承,圆锥滚子轴承,到底预紧力多大,启动力矩多大,主要还是从游隙方面进行判断。
  从轴承寿命曲线可以看出,轴承的最佳寿命是0游隙到一定的负游隙之间,负游隙过大寿命显著下降,也就是说预紧力过大,轴承寿命可靠性显著下降,这个问题的根源是轴承的应力分布2000MPa是承受弹性变形的极限,超过4000MPa生产塑性变形,计算游隙的基础就是2000MPa的应力分布。
 理论的实际应用:
  圆锥轮毂轴承用在大巴车上用户使用10天后,打开后发现轴承滚道以及滚子均变色,经过多方位的检查发现是用户安装时预紧力过大,使得轴承内部应力分布超过2000MPa,轴承发热过大,温度升到一定程度轴承可能发生烧着即使轴承不发生烧着轴承疲劳损坏也显著下降,导致轴承寿命可靠性显著下降。轴承预紧力,轴承启动力矩是非常是影响轴承使用寿命的关键因素。
那么如何理解轴承呈现一定的负游隙状态轴承的使用寿命最佳?
  轴承使用时一般都是2套或者多套一起使用,轴承只有一定的负游隙状态才能是多列轴承同时承载,同时只有在一定的负游隙状态单个轴承上承载的滚子数最多。如果轴承在使用时还呈现一定的正游隙,那么滚动体在运转时的运转轨迹就不会有规律,同时非承载区的滚子会呈现多样状态,会出现滚子爬行的现象。这也就是为什么三代的轮毂单元轴承要做成负游隙。当然,大多数厂家,目前大多数厂家依然是正游隙,因为负游隙的点难以掌握,如果游隙负的过多,轴承寿命会显著下降,轴承发生烧着。负游隙的计算完全根据应力分布状态,所以工作状态还需要对设计理论以及实际状态进行优化。
  游隙寿命的最佳点包括了轴承的精度,比如计算出的游隙为轴承呈现-0.04为轴承的最佳点,那么轴承的轴向跳动超过了0.02,那么轴承预紧必须做成正游隙,因为两个轴承的轴向跳动已经超过了0.04,所以轴承游隙的最佳点必须在正游隙方向,否则轴承会出现卡死现象。
  轴向游隙的最佳点包括了轴承的原始游隙,安装游隙,温升影响,轴向和径向跳动对轴承游隙的影响。
备注:本文所指的主轴上负游隙指的轴承在固定端,而不是滑移端。

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