實(shí)際工作中，按照標(biāo)準(zhǔn)的選擇原則進(jìn)行配合選擇就可以滿足應(yīng)用需求，但是也有很多工程師好奇這個(gè)配合選擇原則是怎么計(jì)算出來(lái)的，更有工程師希望自己進(jìn)行計(jì)算。
其實(shí)，軸承與軸、軸承室的配合選擇的基本計(jì)算方法可以按照軸承配合對(duì)軸承運(yùn)行造成的影響角度將以往的知識(shí)重新組合就可以完成。
1、軸承與軸、軸承室配合計(jì)算的邊界條件
在進(jìn)行軸承與軸、軸承室配合選擇計(jì)算之前，需要明確這個(gè)計(jì)算的實(shí)質(zhì)目的是什么，從而可以對(duì)計(jì)算的方法和邊界條件有一個(gè)清楚的界定。
◆配合的目的
軸承內(nèi)圈與軸的配合和軸承外圈與軸承室的配合的總體目的是保證軸承與軸、軸承室與軸承外圈不出現(xiàn)相對(duì)移動(dòng)。
圓周方向和軸向的相對(duì)移動(dòng)都應(yīng)該避免。我們需要清楚，相對(duì)移動(dòng)靠配合本身很難實(shí)現(xiàn)，那么就需要使用外界其他的設(shè)計(jì)來(lái)保證。比如，軸肩、軸承室臺(tái)階等在軸向進(jìn)行限定；使用止動(dòng)卡槽的軸承設(shè)計(jì)或者O型環(huán)阻止圓周方向的相對(duì)移動(dòng)。這些方式通常是對(duì)配合無(wú)法滿足的時(shí)候的一種阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生的補(bǔ)充，保證一定的可靠性。
◆配合的邊界
從上面討論我們知道軸承與相關(guān)零部件的配合存在一個(gè)最小的邊界。如果配合帶來(lái)的配合力太小，則會(huì)出現(xiàn)軸承與配合面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就起不到固定的作用。軸承發(fā)生跑圈的概率就會(huì)提高。
從機(jī)械零件的設(shè)計(jì)理論出發(fā)：配合越緊，配合力就越大，這種配合帶來(lái)的“止動(dòng)”效果就越大。但是，配合的“松”和“緊”也有一個(gè)度的問(wèn)題，如果配合過(guò)緊，一方面雖然可以保證配合面的相對(duì)固定，但是軸承內(nèi)部其他尺寸以及軸承鋼材質(zhì)本身將受到影響，因此不能通過(guò)單純的增加配合來(lái)進(jìn)行固定。
另一方面，在某些應(yīng)用場(chǎng)合中，相互配合的兩個(gè)面之間產(chǎn)生的“配合力”是會(huì)發(fā)生變化的(例如某些振動(dòng)場(chǎng)合)。因此，當(dāng)配合面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)發(fā)生在上述配合面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力波動(dòng)的時(shí)候，我們需要的“配合力”就要更大。為什么會(huì)更大？因?yàn)槲覀円ＷC在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“強(qiáng)”和“弱”兩個(gè)階段，這個(gè)配合力都不會(huì)讓配合面產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。比如，當(dāng)我們按照這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“強(qiáng)”階段選擇“配合力”時(shí)，那么當(dāng)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)到“弱”階段，這個(gè)“配合力”會(huì)顯得過(guò)大了。反之，如果我們按照“弱”階段來(lái)選擇“配合力”，那么當(dāng)振動(dòng)到“強(qiáng)”階段是，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)力不夠了，配合面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生了。因此，為了照顧波峰，也不得不使用較大的配合力。
這也就是為什么在振動(dòng)的工況中，一般軸承的相關(guān)配合會(huì)推薦更緊一級(jí)的原因。
這就是我們需要討論的，軸承與相關(guān)零部件的配合存在一個(gè)最大值邊界，如果配合力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸承其他性能的變化，從而帶來(lái)問(wèn)題。
總
結(jié)一下，軸承公差配合的選擇的最終指向是軸承配合面之間的配合力。這個(gè)配合力過(guò)小，則容易出現(xiàn)軸承與配合零件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(跑圈)；如果配合力過(guò)大，則會(huì)影響軸承的內(nèi)部運(yùn)行性能(游隙過(guò)小，預(yù)緊力變大)。這也就是軸承與軸、軸承室公差配合選擇的基本邊界和計(jì)算方向。
2、軸承與軸、軸承室配合的最小配合力
以通用的臥式內(nèi)轉(zhuǎn)式電機(jī)軸承來(lái)舉例子。
普通臥式內(nèi)轉(zhuǎn)式電機(jī)的軸系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的軸承配置，其他類型的軸系統(tǒng)可以根據(jù)這個(gè)軸系統(tǒng)的情況類推。
臥式內(nèi)轉(zhuǎn)式電機(jī)運(yùn)行的時(shí)候，電機(jī)轉(zhuǎn)軸會(huì)帶著軸承內(nèi)圈進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因此，“旋轉(zhuǎn)”是從電機(jī)轉(zhuǎn)子傳遞到軸承內(nèi)圈上的，也就是說(shuō)軸承內(nèi)圈是被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的。既然被“帶著轉(zhuǎn)”，就需要較大的帶動(dòng)的力。
這種帶動(dòng)包括軸承內(nèi)圈，也包括軸承滾動(dòng)體和保持架旋轉(zhuǎn)所需要的力。因此，帶動(dòng)軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)最苛刻的工況是啟動(dòng)或者變速，此時(shí)的圓周加速度乘以軸承內(nèi)圈的質(zhì)量就是最小的帶動(dòng)力。
當(dāng)軸承勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，情況就不太一樣。昌暉儀表在下篇跟大家再繼續(xù)討論。
作者：王勇
