軸承高轉速和低轉速的好處（軸承的額定轉速）

2023-09-22 01:10:13 2

軸承的額定轉速是其關鍵參數指標之一，對軸承溫升有直接的影響，每一個軸承型號都有其自身的極限轉速。一般而言，軸承的最高許用轉速即極限轉速，隨著軸承直徑系列和寬度系列的遞增而減小。大多數軸承製造廠家的產品目錄（樣本）中都提供其產品的極限轉速值。

在查詢軸承手冊時，可能會看到不止一個轉速值，不確定參考哪個轉速，這讓初學者感到疑惑。

SKF手冊一般會給出2個額定轉速，即參考轉速和極限轉速。

某一個軸承的參考轉速是指在特定工作條件下的轉速，即軸承因摩擦而產生的熱量，以及從軸承通過軸、軸承座和潤滑劑帶走的熱量，兩者之間達到平衡。SKF樣本手冊中列出的參考轉速是以SKF摩擦模型為基礎，基於ISO15312：2003/（GB/T 24609—2009）標準化運行和冷卻條件下的熱平衡。其主要目的是快速評估軸承的轉速能力。其條件如下，但在以下工作條件下，ISO參考轉速僅對開式軸承有效，閉式軸承沒有規定；不包含推力球軸承。1.預定義的參考散熱值；

2.輕載荷。徑向載荷P=0.05C0（徑向軸承），軸向載荷P=0.02C0（推力軸承）；

3.標稱溫升比20 °C的標準環境溫度高出50 °C ；

4.用不含EP添加劑的礦物油進行油潤滑。ISO VG32，用於徑向軸承；ISO VG68，用於推力軸承；

5.清潔條件；

6.普通組工作遊隙；

7.水平軸、旋轉內圈和靜止外圈。

參考轉速是一個標準化工作條件與標準化散熱量的轉速，在實際應用中需要根據實際與這個標準的差別來計算調整參考轉速。調整具體需要考慮的因素是應用的實際載荷、摩擦、潤滑等。具體的可以參考SKF手冊中的軸承載荷調整係數fp及潤滑油黏度調整係數fv（如下圖徑向球軸承調整係數）。

軸承極限轉速的高低與軸承的類型、尺寸、載荷、潤滑、精度、遊隙、保持架及冷卻條件等多種因素有關。

極限轉速是基於軸承的機械結構/力學限制的轉速，標準軸承類型不應超過的最大速度，除非軸承設計和應用可適應更高的轉速。極限轉速取決於：

1.保持架結構的穩定性、強度；

2.保持架引導面的潤滑條件；

3.作用於滾動體的離心力和迴轉力；

4.其他對轉速造成限制的因素，例如密封軸承的密封件和潤滑脂等。小結： 軸承的參考轉速是在給定潤滑條件下，熱平衡極限的轉速，又稱為額定熱轉速，也可以理解為額定極限轉速；軸承的極限轉速是在給定的結構條件下，力平衡極限的轉速。一般情況下，極限轉速高於參考轉速，但是部分開式球軸承的摩擦非常低，其參考轉速可能會高於極限轉速。

因此，在選擇軸承和計算時，除了極限轉速外，還應同時計算調整後的參考轉速，與極限轉速相比較後，選擇兩組轉速限值中較低的一組。 如果所選取軸承的極限速度轉速不能滿足使用要求時，可採用某些改進技術措施予以提高，以達到較滿意的要求。如提高軸承公差差級；適當增大遊隙；改用特殊材料和改進保持架的結構；改變潤滑方式，如採用油氣、油霧和噴射潤滑；改善冷卻條件等。

在NSK軸承樣本手冊中給出的脂潤滑額定轉速和油潤滑額定轉速適用於標準設計軸承在普通載荷條件下(C/P≥12且Fa/Fr≤0.2)運轉的工況：

1.標準設計的軸承；

2.普通載荷條件下（輕載）；

3.採用脂潤滑或油潤滑運轉所允許的轉速。

軸承尺寸表中所列的油潤滑額定轉速是指採用油浴潤滑時的額定轉速。

這個極限轉速實際上是NSK內部定義的參考轉速。當不滿足規定的工況時，需要根據軸承的精度等級、內部遊隙、保持架結構及材料、潤滑等因素充分研究以修正此轉速。

實際上NSK使用了4種轉速定義，如下表所示，僅供大家參考。

無論是哪種品牌的軸承，當滿足一定條件時，軸承可以以高於其參考轉速、調整後的參考轉速，甚至極限轉速的速度運行。

當然，這需要進行詳細的熱力分析，並釆取所需要的措施，例如使用特殊的保持架類型或考慮使用高精密軸承。為了提高極限轉速，可參考下列選項：

1.通過額外的冷卻控制軸承溫度的升高，如改為強制循環油潤滑；

2.彌補由於軸承溫度升高而導致的任何軸承遊隙減量。如增大遊隙；

3.修改軸承座配合公差選擇以確保軸承溫度的升高不會削弱浮動端軸承外圈的軸向位移。如更改軸承公差配合；

4.修改軸承的公差等級以及軸和軸承座的幾何精度以確保其足以避免過度振動。如：將普通精度改為P5以上精度，或者直接使用高精密軸承；

5.考慮使用能適應更高轉速的保持架替代方案，尤其當接近或超過極限轉速時。如：外圈或內圈引導的銅保持架；

6.確保所使用的潤滑劑和潤滑方法與更高的工作溫度和保持架類型相匹配。如使用高溫潤滑劑，選擇合適的黏度；

7.查看補充潤滑間隔是否仍在可接受範圍內，尤其針對脂潤滑的軸承。否則需改成油潤滑。