如何確定離心泵滾動軸承的游隙?
2025-09-28游隙分為徑向游隙和軸向游隙,通常我們關注和控制的是徑向游隙。游隙不是越小越好,也不是越大越好,需要一個“最佳值”來平衡溫升、預緊和負載。
1、游隙類型(按測量狀態(tài)分)
1.1 原始游隙
軸承出廠時的游隙。
1.2 安裝游隙
軸承安裝到軸和軸承箱后的游隙。由于過盈配合會使套圈膨脹(內圈)或收縮(外圈),安裝游隙會小于原始游隙。
1.3 工作游隙
泵在運行狀態(tài)下,達到工作溫度和工作轉速時的游隙。這是最關鍵的狀態(tài)。
1)溫升效應:內圈、滾動體溫度最高,熱膨脹最大,導致游隙減小。
2)轉速效應:高速離心力會使?jié)L動體向外甩,導致游隙增大。
目標:選擇正確的原始游隙,使得軸承在工作狀態(tài)下的工作游隙為一個微小的正值(接近零或略有盈余),這是軸承壽命最長、運行最平穩(wěn)的狀態(tài)。
2、確定游隙的步驟與方法
2.1 選擇游隙組別
1)滾動軸承的游隙有標準組別。最常用的是CN組 - 普通游隙,這也是軸承默認的標準游隙。該等級適用于大多數普通運轉條件,其數值介于C2和C3之間。
2)其它組別包括:C2(小于CN)、C3(大于CN)、C4(大于C3)、C5(大于C4)。
2.2 主要考量因素:
1)配合公差:這是影響最大的因素。過盈量越大,安裝后游隙減少得越多。必須根據選擇的軸和孔的公差,估算出游隙的減少量。SKF等廠商提供計算公式和估算表。
2)工作溫度與溫差(ΔT)
a. 內圈與軸的溫升高于外圈與軸承座,會導致游隙進一步減小。
b. 需要估算內、外圈的溫差,計算熱膨脹導致的游隙減小量。
3)載荷性質:對于重載荷或沖擊載荷,需要更大的工作游隙(選C3),以防止因滾子壓扁等彈性變形而導致的實際負游隙(預緊),從而引發(fā)過熱。
4)要求精度與剛度:對于要求高剛度和低振動的場合(如機床主軸),可能需要預緊(負游隙)。但絕大多數離心泵應用不需要預緊,而是需要適當的工作游隙。
5)軸與軸承箱的材料:如果材料不同(如鋁制軸承座),熱膨脹系數差異大,需額外計算。
2.3 決策流程與行業(yè)慣例:
1)對于絕大多數標準的臥式離心泵:
由于配合過盈和溫升效應(兩者都減小游隙)是主導因素,行業(yè)普遍做法是:選擇比CN組大一級的游隙,即C3組游隙。這樣可以確保軸承在熱起來之后,仍然有合適的工作游隙,避免因熱膨脹而導致工作游隙消失甚至產生有害的預負載。這是經過長期實踐驗證的安全、可靠的選擇。
2)特殊情況:
a. 精密機床、高速電主軸:可能需要CN或C2組,并施加預緊。
b. 振動沖擊極嚴重的場合:可能選C4組。
c. 鋁制軸承座、溫差極大等特殊工況:必須進行詳細的熱力學計算和游隙演算。
3、總結
對于離心泵,最常用的游隙是:C3。對于極端或特殊工況,可咨詢軸承供應商的建議。
(來源:中國通用機械工業(yè)協(xié)會泵業(yè)分會)