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軸承

微電機(jī)軸承選型校核

發(fā)布日期:2022-07-16 點(diǎn)擊率:52

最近有工程師提問微電機(jī)軸承選型的困惑:進(jìn)行軸承壽命校核計(jì)算,結(jié)果都超過一百萬小時(shí)。這樣的話軸承的選型壽命校核計(jì)算就沒有意義了。而且對(duì)于微電機(jī)或者說分馬力電機(jī),軸承的選型應(yīng)該有哪些注意事項(xiàng)呢?

普通中小型電機(jī)的選型原則在這類小電機(jī)中變得“似乎有點(diǎn)問題”。如果對(duì)電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)有足夠的認(rèn)識(shí)的話,這些問題本質(zhì)上是一致的。


鑒于工程師們普遍存在的這樣的疑惑,我們梳理一下微電機(jī)軸承選型要點(diǎn)(本文僅針對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行介紹)。

微電機(jī)

1、微電機(jī)軸承選擇總體原則

微電機(jī)軸承選擇的基本原則與普通電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一樣的,只不過由于電機(jī)非常小,軸承的負(fù)荷也非常小,切工作環(huán)境狀態(tài)與普通工業(yè)電機(jī)有較大的差異,因此會(huì)看起來不同。

總體上,微電機(jī)軸承選型依然需要滿足如下一些基本原則:

①軸承尺寸滿足設(shè)備選擇的基本要求
②軸承運(yùn)行壽命達(dá)到預(yù)期
③滿足設(shè)備的噪聲要求。

下面我們針對(duì)微電機(jī)與普通工業(yè)電機(jī)的不同,在這幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。


2、軸承尺寸需要滿足設(shè)備選擇的要求

微電機(jī)一般用在家用電器、機(jī)器人等領(lǐng)域,有時(shí)候是普通三相電機(jī)、單相電機(jī)或者是伺服電機(jī)。由于設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)候有一定的尺寸要求,因此軸承外形尺寸往往受限。同時(shí),由于軸承尺寸與設(shè)備尺寸的設(shè)計(jì)所限,有時(shí)候在考慮軸承尺寸的時(shí)候也要考慮系統(tǒng)的剛度等。

比如常見的一個(gè)問題,由于尺寸非常有限,而軸承體積很小,貌似受力不大,有時(shí)候就會(huì)選用非常薄壁的軸承室進(jìn)行支撐。在選擇軸承支撐的時(shí)候,除了考慮強(qiáng)度以外,支撐的撓性變形也需要考慮進(jìn)去,避免影響的使用。(在微電機(jī)中,很多時(shí)候這些問題最后都是從軸承噪聲上表現(xiàn)出來的。)


3、滿足軸承壽命預(yù)期

在一般的工業(yè)電機(jī)中,壽命計(jì)算,往往是以疲勞作為判斷的依據(jù)。因此,壽命計(jì)算都是在校核軸承的基本額定疲勞壽命。

但是在微電機(jī)領(lǐng)域,電機(jī)軸受力都很小,軸承受力也很小;因此,軸承的運(yùn)行壽命幾乎很難出現(xiàn)達(dá)不到理論計(jì)算壽命的情況。那也不是說軸承就能無限的運(yùn)行下去,如果足夠了解軸承的應(yīng)用技術(shù),就會(huì)了解,軸承的壽命校核,除了軸承的基本額定疲勞壽命,還要考慮其他因素。


首先,軸承的最小負(fù)荷。對(duì)于滾動(dòng)軸承而言,軸承正常運(yùn)行所需要的最小負(fù)荷如果不能滿足,軸承會(huì)因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦太多而提早失效。因此,校核軸承的最小負(fù)荷是非常必要的。


第二,軸承的潤(rùn)滑壽命。上面說過,在微電機(jī)中,軸承基本不會(huì)運(yùn)行到疲勞失效,但是很容易由于潤(rùn)滑不當(dāng)出現(xiàn)磨損,而導(dǎo)致失效。因此,考慮軸承的潤(rùn)滑,包括潤(rùn)滑的選擇和潤(rùn)滑壽命的計(jì)算,也是非常必要的。


延伸閱讀:需要指出的是,有時(shí)候潤(rùn)滑失效會(huì)以軸承噪聲的形式表現(xiàn)出來。但是由于導(dǎo)致噪聲的原因很多,在實(shí)際工況中,很難將噪聲與潤(rùn)滑意義匹配。


注意:在對(duì)微電機(jī)進(jìn)行軸承潤(rùn)滑校核時(shí),不能使用工業(yè)電機(jī)常用的70℃作為基準(zhǔn)溫度。家用電器、機(jī)器人等應(yīng)用中,應(yīng)該使用實(shí)際環(huán)境溫度。


第三,軸承的保持架以及密封件。小軸承有時(shí)候會(huì)使用尼龍保持架,但是尼龍保持架有一定的使用溫度限制,超過這個(gè)溫度范圍保持架壽命會(huì)縮短。除了保持架以外,如果使用具有橡膠密封的軸承,密封件的溫度范圍要求也十分重要,需要納入考慮。


3、滿足設(shè)備噪聲要求

微電機(jī)經(jīng)常被用于家用設(shè)備、小風(fēng)機(jī)、小型電器設(shè)備、以及機(jī)器人等領(lǐng)域,這些設(shè)備多數(shù)使用在生活環(huán)境里,由于對(duì)環(huán)境噪聲有特別高的要求,因此生產(chǎn)商對(duì)電機(jī)軸承的噪聲也格外關(guān)注。

影響微電機(jī)軸承噪聲的因素很多。一般來說,在微電機(jī)中軸承卡死、燒毀的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于噪聲出現(xiàn)異常。尤其在產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)的時(shí)候,多數(shù)都是因?yàn)樵肼暢瑯?biāo)導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。


也就是說,軸承的很多問題都已經(jīng)由噪聲的形式表現(xiàn)出來,而這些問題很多,因此排查起來也具有相當(dāng)?shù)碾y度。不過也并非無跡可尋,除了安裝工藝等的影響,在設(shè)計(jì)選型上如果關(guān)注以下幾點(diǎn),則可以大大的減少不當(dāng)噪聲的發(fā)生:

①軸承相關(guān)支持部件的尺寸、精度。包括軸、軸承室公差配合選擇,形狀位置公差。
②軸承的潤(rùn)滑選擇。對(duì)于家用電器類軸承潤(rùn)滑選擇的基準(zhǔn)溫度選擇實(shí)際運(yùn)行的溫度。避免由潤(rùn)滑黏度引起的額外軸承噪聲。
③軸承相關(guān)零部件的聲學(xué)特性。包括軸承室、機(jī)殼的剛度和強(qiáng)度特性,以及考慮這些參數(shù)是否對(duì)聲音的放大和傳播起作用。舉個(gè)例子,我們?cè)?jīng)遇到將電機(jī)定子設(shè)計(jì)為鐘形,一端與軸承室、軸承和軸相連,另一端為敞開開口。這種結(jié)構(gòu)的定子機(jī)殼如果很薄,那就變成了一個(gè)聲音放大器,造成了噪聲的傳播。

除了上述提到的三個(gè)設(shè)計(jì)因素,還有很多其他角度需要關(guān)注,以減少軸承噪聲,或者是軸承表現(xiàn)出來的噪聲。例如:軸承潔凈度、軸承的加工精度,以及軸承最小負(fù)荷是否滿足、軸承安裝工藝是否恰當(dāng)、軸承儲(chǔ)運(yùn)是否得當(dāng)?shù)鹊取?/span>

總而言之,本質(zhì)上,微電機(jī)軸承選型與普通工業(yè)電機(jī)軸承選型并無差異,只是關(guān)注點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)不同。
我們不能簡(jiǎn)單的把在普通工業(yè)電機(jī)軸承選型上的原則直接拿來引用。本文受篇幅所限,不可能詳盡展開,歡迎提出你關(guān)注的問題,我們可以具體問題具體分析。

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