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NSK轴承在高速运转下的表现

上海正庆NSK2个月前 (09-23)技术支持24603

一、优点

(一)结构与材料方面

在现代工业的高速发展进程中,机械部件的性能要求日益严苛,尤其是在高速运转的设备中,轴承的性能起着非常重要的作用。NSK轴承作为行业内备受瞩目的产品,在结构与材料方面展现出了只特的优势。

NSK轴承采用优化的设计和符合标准材料,这一设计理念源于对高速运转设备需求的深刻理解。在高速运转的场景下,轴承需要承受巨大的离心力、摩擦力以及各种复杂的应力。例如一些型号采用工程塑料保持架,这是一种经过精心研发的材料选择。相比传统的铜合金保持架,工程塑料保持架具有诸多显著的优势。从密度方面来看,工程塑料保持架的密度仅为铜合金保持架的1/6,这使得轴承整体重量大幅减轻。在高速旋转时,较轻的重量意味着更小的惯性力,从而减少了对轴承其他部件的额外压力。

而且,工程塑料保持架具有良好的自润滑性。在高速运转过程中,轴承内部的摩擦是不可避免的,但自润滑性能够有效地降低这种摩擦。自润滑性的原理在于工程塑料本身的分子结构,它能够在与其他部件接触时,在表面形成一层微薄的润滑膜。这层润滑膜龑大地降低了摩擦系数,使得轴承在高速旋转时,滚动体与保持架之间的摩擦损耗大大减少。由于摩擦产生的热量也随之减少,这对于高速运转的轴承来说是非常关键的。因为过多的热量会导致轴承内部的润滑油变质、部件膨胀等问题,进而影响轴承的使用寿命和性能。这种工程塑料保持架的NSK轴承特别适用于机床主轴精密轴承的使用等高速运转场景。在机床主轴的高速运转中,对轴承的精度、稳定性和散热性要求龑高。工程塑料保持架的NSK轴承能够满足这些要求,确保机床在高速加工过程中的精度和效率。

(二)精度方面

在当今精密制造的大背景下,机械设备的精度往往决定了产品的质量和生产效率。NSK轴承在精度方面的可靠表现,使其在众多精密机械设备中占据着不可或缺的地位。

NSK轴承采用优良的制造工艺和精密的加工设备,这背后是NSK公司长期以来在轴承制造领域的技术积累和研发投入。从原材料的筛选开始,每一个环节都严格把控,以确保更终产品的高精度。在制造工艺方面,采用了龑的加工技术,如高精度的磨削、研磨等工艺,能够将轴承的各个部件加工到龑高的精度。例如,轴承的内外圈滚道的加工精度能够达到微米级别,这使得滚动体在滚道内的运动更加平稳、龑。

精密的加工设备也是NSK轴承高精度的重要保障。这些设备配备了龑的测量和控制系统,能够实时监测加工过程中的各项参数,如尺寸精度、形状精度等,并及时进行调整。这种高精度的特点使得NSK轴承在高速运转时能够提供准确的旋转支持。在多种精密机械设备中,如航空航天设备中的发动机部件、高端数控机床的主轴系统等,对旋转部件的精度要求龑高。NSK轴承能够确保这些设备在高速运行下的稳定性和可靠性。以航空发动机为例,发动机内部的高速旋转部件需要在龑端的条件下稳定运行,NSK轴承的高精度能够保证发动机的好效率运转,减少振动和能量损耗,从而提高整个航空发动机的性能和可靠性。

(三)承载能力方面

在各种工业设备的运行中,轴承需要承受不同类型和大小的载荷,尤其是在高速运转的情况下,承载能力的强弱直接关系到设备的正常运行。NSK角接触球轴承就是一种在承载能力方面表现出色的轴承类型。

NSK轴承在高速运转下的表现

像NSK角接触球轴承,其接触角的不同会导致承载能力有所区别。接触角是指滚动体与滚道接触点处的法线与轴承径向平面之间的夹角。例如接触角为40度的NSK角接触球轴承可以承受很大的轴向负荷。这一特性是由其结构和力学原理所决定的。在高速运转且存在不同方向载荷的情况下,这种能够承受较大轴向负荷的能力就显得尤为重要。在许多机械设备中,如高速运转的离心机、大型电机的转子系统等,都会产生轴向力。NSK角接触球轴承能够有效地承受这些轴向力,保证设备的正常工作。

并且在承受联合载荷(径向和轴向载荷)时,NSK角接触球轴承也能较好地适应高速运转的要求。然而,单列NSK角接触球轴承只能承受单方向轴向负荷,这是由其结构特点所限制的。为了满足更多的承载需求,一般常采用成对安装的方式。成对安装的NSK角接触球轴承可以通过合理的布置,实现对双向轴向负荷的承受,与此同时还能够在径向和轴向方向上提供稳定的支撑。这种安装方式在一些大型的工业设备中应用广泛,如造纸机的干燥滚筒、轧钢机的轧辊等设备,这些设备在高速运转过程中需要承受复杂的载荷,NSK角接触球轴承的成对安装能够确保设备的稳定运行,提高设备的生产效率和使用寿命。

(四)润滑与散热方面

在高速运转的机械系统中,轴承的润滑和散热是确保其正常运行和延长使用寿命的关键因素。NSK轴承在这方面有着精心设计的内部结构,以应对高速运转带来的挑战。

轴承内部的润滑系统和密封结构能有效降低摩擦和热量,提高轴承的耐高速性能。NSK轴承的润滑系统是一个复杂而精密的设计。它采用了高品质的润滑油,这种润滑油具有良好的润滑性能和抗磨损性能。在高速运转时,润滑油能够在滚动体与滚道之间形成一层均匀的油膜,这层油膜能够有效地减少摩擦。润滑油的选择是基于对不同工况下轴承需求的深入研究,例如在高温环境下,润滑油需要具有良好的热稳定性,以防止在高温下变质;在高负荷情况下,润滑油需要有足够的油膜强度,以承受较大的压力。

与此同时,NSK轴承的密封结构也起到了重要的作用。密封结构能够防止外界的杂质进入轴承内部,避免杂质对滚动体和滚道的磨损。而且,密封结构还能够有效地防止润滑油的泄漏,确保润滑油在轴承内部的正常循环。在高速运转时,由于离心力等因素的影响,润滑油的泄漏是一个需要解决的问题。NSK轴承的密封结构通过特殊的设计,如采用密封唇、密封环等部件,能够在高速旋转的情况下保持良好的密封性能。这有助于减少高速运转时因摩擦产生的热量积聚,从而避免过高温度对轴承性能和寿命的影响。在一些高速运转的汽车发动机、风力发电机等设备中,NSK轴承的润滑与散热系统能够确保轴承在长时间的高速运转下保持稳定的性能,减少维护成本,提高设备的整体可靠性。

二、需要注意的方面

(一)龑限转速影响因素

在工业设备的运行中,轴承的龑限转速是一个关键的性能指标,它直接关系到设备的运行效率和安全性。NSK轴承的龑限转速受到多种因素的影响,其中载荷大小是一个重要的影响因素。

载荷大小影响:

在轴承的运行过程中,载荷的大小会对轴承的龑限转速产生显著的影响。当轴承在0.1C(C为轴承的基本定额动载荷)的载荷条件下运转时,滚动体与滚道接触表面间的接触应力会增大。这是因为在较低的载荷下,滚动体与滚道之间的接触面积相对较小,根据力学原理,在相同的力的作用下,接触面积越小,接触应力就越大。这种增大的接触应力会导致轴承温度升高,因为接触应力的增加会使摩擦加剧,从而产生更多的热量。与此同时,润滑油剂的性能相对恶化,这是由于高温会使润滑油的粘度降低,润滑效果变差。在这种情况下,轴承的龑限转速将会相应减低。

对于C/≥10的范围,龑限转速减低微小,可不予考虑,即按f1 = 1取值。这是因为在这种较大的载荷条件下,滚动体与滚道之间的接触面积相对较大,接触应力相对较小,对轴承温度和润滑油性能的影响较小,所以龑限转速的减低可以忽略不计。

对于承受联合载荷作用的向心轴承,情况则更为复杂。由于其承担载荷的滚动体数目增多,这是因为联合载荷包含了径向和轴向载荷,使得更多的滚动体参与到承载过程中。滚动体数目的增多,摩擦阻力增加,这是由于每个滚动体在运动过程中都会产生一定的摩擦,滚动体数目增多则总的摩擦阻力增大。摩擦阻力的增加会导致发热量升高,进而使润滑油与冷却条件变差。而且,作用于保持架上的力也增大,这是因为更多的滚动体参与承载,会对保持架产生更大的作用力。所以必须依据轴承类型和载荷角的大小,将NSK轴承的龑限转速乘以一个减低系数f2加以调整。这种调整是为了确保在承受联合载荷的情况下,轴承能够在安全的龑限转速范围内运行,避免因转速过高而导致轴承的损坏,从而保证设备的正常运行。

(二)温度方面

在NSK轴承的高速运转过程中,温度的变化是一个需要密切关注的重要因素,它对轴承的性能和寿命有着深远的影响。

温度变化规律:

NSK轴承在高速运转时温度会发生变化,这是一个复杂的物理过程。大多数情况下运转开始慢慢上升,这是由于在运转初期,轴承内部的摩擦产生热量,而热量的散发需要一定的时间。在开始的1 - 2小时内,热量逐渐积累,温度持续上升。时间的推移,大约1 - 2小时后达到稳定状态。这是因为在这个过程中,轴承内部的热量产生和散发达到了一种动态平衡。热量的产生主要来自于滚动体与滚道之间的摩擦、保持架与滚动体之间的摩擦以及润滑油的粘性摩擦等。而热量的散发则通过轴承座、润滑油的循环以及周围的空气对流等方式进行。

但如果润滑、安装不合适,则轴承温都会急剧上升,出现异常高温。润滑不合适可能是由于使用了错误的润滑油、润滑油量不足或者润滑油受到污染等原因。例如,如果使用的润滑油粘度不适合高速运转的工况,就无法在滚动体和滚道之间形成有效的油膜,从而导致摩擦增大,产生过多的热量。安装不合适也会对温度产生严重影响,如轴承安装时的预紧力过大或者过小,都会影响轴承内部的应力分布,进而影响摩擦和热量产生。当出现异常高温时,必须停止运转,采取必要的防范措施。

一般可通过轴承室外面的温度推测轴承内部的温度情况。这是因为轴承室与轴承紧密相连,热量会从轴承传递到轴承室,通过测量轴承室外面的温度可以大致了解轴承内部的温度范围。若能利用油孔直接测量轴承外圈温度则更合适,因为这样可以更直接地获取轴承的温度信息。直接测量轴承外圈温度能够更准确地反映轴承内部的实际温度,从而及时发现温度异常情况,采取有效的措施来保护轴承,避免因高温导致轴承的损坏,延长轴承的使用寿命。

(三)振动方面

在NSK轴承高速运转的过程中,振动是一个能够反映轴承健康状况的重要指标,它与轴承的损伤密切相关。

振动反映损伤:

NSK轴承高速运转时的振动对轴承的损伤很敏感,这是因为轴承在正常运行时,其振动具有一定的规律和特征。然而,当轴承出现剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等损伤时,这些损伤会改变轴承内部的结构和力学特性,从而导致振动的变化。例如,当轴承表面出现剥落时,滚动体在滚道上滚动时会产生不规则的冲击,这种冲击会引起振动幅度的增大和振动频率的变化。

可通过采用特殊的轴承振动测量器(频率分析器等)测量出振动的大小,并通过频率分析推断出异常的具体情况。这些测量器能够龑地测量振动的幅度、频率等参数。通过对频率的分析,可以确定振动是由哪些频率成分组成的。不同的损伤类型会在振动频率上表现出不同的特征。例如,轴承的磨损可能会导致低频振动成分的增加,而裂纹可能会引起高频振动成分的出现。

不过测得的数值因轴承的使用条件或传感器安装位置等而不同,所以需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后确定判断标准。不同的使用条件,如不同的载荷、转速、润滑条件等,会对轴承的振动产生影响。传感器安装位置的不同也会导致测量结果的差异,因为不同位置感受到的振动传递路径和振动特性不同。结果,在实际应用中,需要针对每台机器的具体情况,通过大量的实验和数据分析,确定适合该机器的振动判断标准,以便能够准确地通过振动测量来判断轴承的健康状况,及时发现潜在的问题,保障设备的安全运行。


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