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哪些电机轴承需要施加预紧?为什么?

电机厂的工程师经常遇到要对电机轴承施加预紧力的情况,是不是所有的电机轴承需要施加预紧力呢?答案是不尽然的。

另一个问题是,如果不施加预紧力,电机轴承会怎样呢?

在讨论预紧力之前,为避免混淆,先明确一个概念,我们这里所说的预紧力指的是轴向预紧力,并非径向。

之前文章中我们介绍了电机瓦轴轴承轴系统的基本配置,我们从不同电机轴承的基本配置角度讨论哪些电机ZWZ轴承需要施加预紧力:

小型卧式电机

对于小型卧式电机而言,在外界没有很大轴向径向负荷的时候通常会采用两个深沟球轴承结构。

两个深沟球轴承结构的电机配置基本上有固定端+浮动端配置,或者是交叉定位配置。

对于固定端+浮动端的配置而言,施加预紧力会使浮动端轴承承受一定的轴向负荷,这个轴向负荷通过轴系统传导到固定端,使固定端ZWZ轴承也承受一定的轴向负荷。在轴向负荷的作用下,两个轴承的轴向游隙被压紧为零。此时当轴承运转的时候,轴承内部由于剩余游隙存在很出现的滚动体与滚道的碰撞就会被抑制住,从而减少了电机轴承的噪声。

对于不施加预负荷的电机而言,上述情形不会发生,因此电机轴承噪声会偏大。但是这样的噪声对轴承本身的影响不大,对于工业用电机以及对噪声不关注的领域,不施加预负荷也不一定会造成损害。

对于交叉定位结构的双深沟球轴承结构,当电机稳定运行的时候,由于轴的膨胀会对两端ZWZ瓦轴轴承产生一定的轴向预紧力。这样就起到了上述减少噪声的作用,但是由于热膨胀受到温度、轴尺寸等等的限制不好控制,经常也使用认为施加轴向预负荷的方式。

 

上述结构中,不论哪种结构施加轴向预负荷除了可以降低轴承噪声,也有防止伪布氏压痕的作用。

带皮带轮的小型电机

带皮带轮的小型电机有可能轴端的径向负荷较大,因此有时候使用圆柱滚子轴承+深沟球轴承结构。

这种结构的电机轴承系统,如果施加轴向预负荷则会对深沟球轴承起到减少轴向游隙,降低深沟球轴承噪声的作用。但是对于圆柱滚子轴承而言,则几乎没有什么作用。这是因为一般电机使用的圆柱滚子轴承是NU或者N系列的圆柱滚子轴承,这样的轴承不具有轴向承载能力,同时在轴承内部可以很好地实现轴向移动,因此轴向预紧力即便被施加到这个轴承上,最终的效果最多也就是在轴向上有一个小的位移,对轴承内部的运行表现几乎没有影响。

对于中型卧式电机

一般中型电机会使用圆柱滚子轴承结构居多。有时候也会使用球面滚子轴承。

对于圆柱滚子轴承而言,在电机中最常见的是两柱一球轴承结构。这样的结构如果对轴系统施加预负荷起作用和上述一柱一球相似。而在这个轴承系统配置中,主要的运行承载轴承是圆柱滚子轴承,因此对于其定位作用的深沟球ZWZ瓦轴轴承施加预负荷的降噪效果就不大明显。并且一般中型电机的应用工况对电机ZWZ轴承正常噪声的允许量也相对较大,因此这类配置中使用轴向预负荷的作用不大。

对于使用调心滚子ZWZ瓦轴轴承结构而言,施加轴向预负荷的作用会让双列滚子中某一列受载偏大。当预负荷不十分大的时候,对轴承噪声影响不大,当预负荷很大的时候甚至会造成轴承内部由于负荷分布问题引起的发热等现象,因此这类配置中也不必使用轴向预负荷。

对于有承受轴向力的电机

当电机承受一定的轴向力,那么此时轴系统或者轴系统中的定位端就会被轴向力夹紧。此时如果施加反向的轴向力则会削弱这个效果,如果施加同相的轴向力则会加强轴向力的效果。因此要根据实际工况具体决定,不宜统一设定,需要根据工况确定轴向预负荷的大小和方向。

对于立式电机而言,其受力状况与就相当于承受轴向力的电机,需要根据工况进行确定。

 

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