談談四點接觸球軸承游隙

逛逛論壇

P大，借這個帖子給大家科普一下軸承游隙對主軸轉速、精度和壽命的影響。重開個貼更歡迎。
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你那圖5，一下子明白了，盡管沒見過這軸承。
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lhd1977

請教P大，有個產品，超市車上的腳輪，德國的用這種四點接觸溝槽軸承，超市車推斷可以呈直線行走，但是普通的溝槽軸承超市車推動不呈直線行走，用這種普通軸承的廠商美國也有。但是大家都知道德國的好用。這個軸承主要為軸向受力，當時比較時用萬能拉力機下壓，破壞力兩種軸承也是差不多，所以想請教軸向承載力用四點軸承有多少優勢。

Pascal

zerowing 發表于 2015-8-21 03:39
這帖挺有意思的。借著這個話題跟P大討論討論。
. g, ?' M9 l/ L8 E  b# A* q; C7 c咱先拋開軸承這個范圍限制。
這種v型溝球配結構，在球籠萬 ...

零俠的基礎是相當扎實啊，我盡可能地回復討論。
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1. 四點球軸承的應用原則是避免多點接觸，即工作時只是兩點接觸。因為多點接觸滑動摩擦大，發熱大。
    A. 那多點接觸能否應用于實踐呢？我們可以分析下，多點接觸害處是摩擦大、發熱大，降低軸承運轉壽命；好處如零俠所說，改善了受力分布，降低了赫茲應力，提高了軸承運轉壽命。
    B. 權衡得失利弊，如果我們能找到某種特殊工況，提高的壽命大于降低的壽命，那么多點接觸就是劃算的，可以應用的。
- N& E; u" h' j# R3 T* E    C. 或者我們在潤滑上做點文章，比如大流量、高粘度循環油潤滑，降低摩擦的有害影響；那么多點接觸也是可行的，當然這種手段經濟上不一定劃算。
2. 以上僅僅是定性的分析，具體數據我拿不出來。文獻中，RHP公司（現被NSK收購了）做過這樣的試驗，不過他們是用三點接觸球軸承試驗的，結論是在某些工況下，多點接觸雖然使發熱增加，但軸承壽命還是提高了。
. h" p+ p' K! K3 {/ j, p3. 實際應用中，比如風電的偏航變漿四點接觸回轉支承，由于是間歇運轉，每次運轉角度也有限，所以發熱有限；這種工況下，多點接觸軸承壽命會更高。
4. “首先只要是相對運動零件，就必然存在一個有隙”，滾動軸承中不一定，滾動軸承可以負游隙運轉，比如機床行業，軸承預緊是非常普遍的。
: o- ]2 h/ S5 {/ d( e3 J5. ”這大概就是設計四點接觸的初衷”，我對軸承發展史了解不多，個人傾向于設計四點球是為了節省空間。

Pascal

逛逛論壇 發表于 2015-8-21 12:12
P大，借這個帖子給大家科普一下軸承游隙對主軸轉速、精度和壽命的影響。重開個貼更歡迎。
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你那圖5，一下 ...

逛逛大俠，因為我從未玩過主軸，所以這個帖子就寫不出來。
& h: I0 a5 K2 s9 `你對主軸挺有研究的，要不你寫點東西，讓我也學習下吧。

shaokuang

從承載上講 四點接觸球軸承=雙列角接觸球軸承=成對雙聯角接觸軸承？當然剛性上面肯定不同

Pascal

lhd1977 發表于 2015-8-21 12:36
請教P大，有個產品，超市車上的腳輪，德國的用這種四點接觸溝槽軸承，超市車推斷可以呈直線行走，但是普通的 ...

軸向承載能力 四點接觸球軸承Vs深溝球軸承
1. 由于游隙的存在及滾道形狀，深溝球軸承能承載一定的軸向載荷；此時深溝球軸承就相當于一小接觸角的角接觸球軸承。具體的接觸角與游隙，軸承內部結構有關，可以計算；大游隙的能超過10°。但QJ軸承的接觸角是35°，也就是說，四點球軸承軸向承載能力比深溝球軸承大多了。
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2.QJ軸承是可分離軸承，可以裝更多的球進去；就是說QJ軸承額定承載能力比深溝球軸承高。
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3. 深溝球軸承的軸向游隙比徑向游隙大很多，可能到10倍；就是說QJ軸承軸向游隙一般比深溝球軸承小。

Pascal

shaokuang 發表于 2015-8-21 14:36
; i7 T- R: H" |% D) A+ K從承載上講 四點接觸球軸承=雙列角接觸球軸承=成對雙聯角接觸軸承？當然剛性上面肯定不同

; ~3 Q0 _' t' b6 I9 h$ ^1. 純軸向載荷，你說得是對的。
2. 當然你的結論有一個前提，那就是單列球數量是一樣的。考慮到QJ軸承裝球量更多，所以承載能力更高---對純軸向載荷而言。

zerowing

Pascal 發表于 2015-8-21 13:13
零俠的基礎是相當扎實啊，我盡可能地回復討論。
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1. 四點球軸承的應用原則是避免多點接觸，即工作時只是 ...

感謝P大的回復。在大俠面前，我還是個學生。記得來論壇的第一課就是大俠給上的，也是關于游隙的。
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: m, Y+ f8 q; R0 \" X! o/ S繼續討論一下。
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1。關于多接觸點的發熱問題。P大說多點接觸滑動摩擦大，發熱大，不知道有沒有相關的數據參考和依據。我理解上來說，對于球軸承來說，甚至說滾子軸承，多點接觸的摩擦熱主要成因是同剛性體上不同接觸點的運動一致性不同。比如推力滾子軸承，由于外圈側較內圈側需求線速度大，而剛性體本身無法滿足這個需求，于是形成外側和內側的運動不一致，引發基本摩擦之外的摩擦熱產生。如果這個理解沒錯，那么對于四點軸承，原則上說，純徑向時，因為4點的位置并不引發運動的不一致性，因此應該并不產生額外的摩擦熱。當然，如果加工精度存在誤差，這個一致性出現問題，那么摩擦就會產生。如故單純看4點和2點的話，理論上不應該存在更多的摩擦力。

2。對于潤滑。感覺我現在對潤滑的理解依舊還很膚淺，不過實在沒精力同時看多種資料了。看完金屬回頭再看潤滑好了。現在有一種理解，滑動軸承的潤滑，是基于邊界摩擦和油膜摩擦之間的一種情況。理想狀態是滑動軸承在供油槽出通過前油楔帶走足夠的油膜，在之后的滑動中形成油膜潤滑，降低摩擦和摩擦熱。也有符合滑動軸承通過其他非金屬材料增強油膜破裂時的滑動能力。滾動軸承不同，滾動軸承有些類似于動壓軸承。滾動體的前油楔大，有利于快速形成油膜保護。但是這里有一個疑問和困惑，就是關于負游隙的。如果負游隙是一種過盈狀態，那么這層油膜是如何起效的呢？滾動軸承在小過盈下也可以轉動，因為滾動摩擦本身是傾翻力偶問題，但是這個過程可以沒有油膜存在嗎？對此比較疑惑，不知道P大能不能給講講。我用推力滾子時，遇到過預緊過度的問題，整個軸承轉起來相當費勁。但是不預緊又會出現沖擊狀態，所以最后不得不改可精確調節的預緊自鎖機構。

感謝P大討論和指導。
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勿擾意志

沒接觸過還不太清楚

Pascal

zerowing 發表于 2015-8-21 22:22
感謝P大的回復。在大俠面前，我還是個學生。記得來論壇的第一課就是大俠給上的，也是關于游隙的。

繼續 ...

零俠客氣了。
零俠基礎扎實、全面，水平已經高過我了；考慮到我還比你大上十多歲，我只能慚愧了。
還是那句話，我盡可能地回復討論。
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7 _/ C( d! m' h1 t! _1. 多點接觸發熱大，主要是差動滑動摩擦問題，零俠也舉了個推力圓柱軸承的例子。四點軸承多點接觸時，如果把軸承套圈及球看成絕對剛體，球與套圈間只是點接觸，確實不存在差動滑動的問題；但現實中絕對剛體是不存在的，球與套圈接觸處有變形，會形成接觸橢圓（其實是個空間圖形，近似為橢圓），這時就會有差動滑動發生。
2. 具體發熱的數據我沒有，但理論上可以分析，同樣的接觸橢圓，在深溝球承受純徑向載荷時，速度差比較小；而在四點軸承中，由于大接觸角，速度差就比較大了。所以一般認為承受同樣純徑向載荷，發熱上四點軸承起碼比深溝球多好幾倍，甚至可能是數量級的差別。
( X9 }2 R: q  J. I' U0 f! Z: h, v3. 潤滑原理也是我的弱項，稍微說下吧。
滑動軸承不能負游隙運轉，但滾動軸承可以，這也是滑動軸承與滾動軸承的一個區別吧。
預緊狀態下，滾動軸承也是需要潤滑油膜的，具體的建立過程我認為與有游隙的滾動軸承是一樣的。
從西工大的《機械設計》上截兩張圖，供參考。
$ L+ L: a! T' e( o8 }* N9 p# J4. 推力軸承確實要預緊，我一般都是按軸承制造商提供的最小軸向載荷來預緊的。

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