短信碼登錄
密碼登錄
獲取短信驗(yàn)證碼
軸承低摩擦化、高速精密化淺析
2025-03-19
李興林1 鄧四二2 陳有光3
（1,、杭州軸承試驗(yàn)研究中心,，教授級(jí)高工、博導(dǎo),；2,、河南科技大學(xué)教授、博導(dǎo),；3,、上海市軸承技術(shù)研究所原副所長(zhǎng)，教授級(jí)高工）
摘 要：針對(duì)軸承的低摩擦化和高速精密化,，重點(diǎn)分析了影響低摩擦和高速精密的因素和要點(diǎn),，以新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)為例，列出了對(duì)低摩擦和高速的要求,。
關(guān)鍵詞：軸承,；低摩擦化；高速精密化
1 引言
軸承是現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件,，被譽(yù)為機(jī)械裝備的“心臟”,，其承載能力將直接影響裝備的技術(shù)水平，是衡量一個(gè)國(guó)家科技,、工業(yè)實(shí)力的重要標(biāo)準(zhǔn),。但隨著下游行業(yè)發(fā)展演進(jìn)，傳統(tǒng)滾動(dòng)軸承愈發(fā)“不堪重負(fù)”,。裝備大型化,、高速化成為趨勢(shì)，更加嚴(yán)苛的運(yùn)行工況和高可靠性要求,，對(duì)軸承技術(shù)提出了全新的挑戰(zhàn),。
我國(guó)軸承產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，軸承產(chǎn)品和制造水平都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和發(fā)展基礎(chǔ),。隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,，對(duì)軸承的性能和要求也提出了越來(lái)越高的要求。本文主要從低摩擦和高速精密兩個(gè)方面淺談?shì)S承技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),。
2 低摩擦化
摩擦學(xué)技術(shù)是軸承的核心技術(shù),，新一代軸承的顯著技術(shù)特征是減摩設(shè)計(jì)。滾動(dòng)軸承相對(duì)于滑動(dòng)軸承,，本身就屬于“減摩軸承”,。新一代減摩設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)在于將原本已經(jīng)極低的摩擦力矩再大幅降低，最高降幅甚至達(dá)到80%,。
在新能源汽車(chē)應(yīng)用中,，要求低摩擦軸承來(lái)降低能耗損失；在航天應(yīng)用需求中,，要求軸承有耐低溫摩擦性能等,。
軸承摩擦不是恒定的，它取決于滾動(dòng)體,、滾道和保持架之間潤(rùn)滑膜中出現(xiàn)的某種摩擦現(xiàn)象,。影響軸承低摩擦的技術(shù)指標(biāo)主要包括寬徑比、軸承間隙,、軸承壁厚,、以及適用于極端（極限）工況的特殊設(shè)計(jì)。
1）寬徑比：對(duì)于徑向軸承,，寬徑比（B/d）通常在0.35～1.5之間,，而對(duì)于推力軸承，大小徑比（D2/D1）通常取≤2,。選擇較大的值會(huì)增加軸承的承載能力,，但同時(shí)會(huì)增加軸的變形和兩軸承孔不同軸度的敏感性。
2）軸承間隙：軸承間隙對(duì)軸承的工作性能有重大影響,。間隙過(guò)大可能導(dǎo)致磨損加劇和運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低,，而間隙過(guò)小則可能導(dǎo)致軸承過(guò)熱和溫升過(guò)高，需要留有足夠大的配合間隙,。一般無(wú)潤(rùn)滑軸承的直徑間隙最好不小于0.075mm,。
3）軸承壁厚：運(yùn)轉(zhuǎn)性能的影響隨軸承體積的增加而愈加明顯。在保證強(qiáng)度許可下,，壁厚應(yīng)盡可能小，以減少對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)性能的影響,。
4）極端（極限）工況設(shè)計(jì)：在極端工況下,，如低溫真空環(huán)境，需要特殊設(shè)計(jì)的軸承以適應(yīng)極低的溫度和高壓環(huán)境,。例如,，固體潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承在航天領(lǐng)域的應(yīng)用,，通過(guò)內(nèi)外圈大功率聯(lián)合制冷控溫、徑向及軸向聯(lián)合電磁加載技術(shù)實(shí)現(xiàn)了極低溫/寬溫域,、高真空等多種極端工況并存下的滾動(dòng)軸承摩擦試驗(yàn)及摩擦因素（系數(shù)）高分辨率測(cè)量,。
3 高速精密化
軸承的高速與低速并不是以軸承本身的轉(zhuǎn)速來(lái)衡量，而是以其線速度來(lái)劃分,。一般線速度達(dá)到60米每秒的軸承可被認(rèn)為是高速軸承,。高速軸承通常表面更光滑，內(nèi)圈和外圈之間的距離非常小,，因此對(duì)軸承精度的要求更高,。影響軸承高速的主要因素包括軸承類(lèi)型、尺寸,、載荷,、潤(rùn)滑方式、保持架的材料和類(lèi)型,、軸承載荷,、預(yù)緊力、驅(qū)動(dòng)方式,、軸承游隙的大小以及軸承組合,。
1）軸承類(lèi)型和尺寸：不同類(lèi)型的軸承在結(jié)構(gòu)和材料上有所不同，尺寸越大,，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也越大,，這都會(huì)影響軸承的轉(zhuǎn)速。
2）載荷：軸承所承受的載荷越大,，摩擦阻力也越大,，從而影響轉(zhuǎn)速。
3）潤(rùn)滑方式：合適的潤(rùn)滑方式可以減少摩擦和磨損,，提高軸承的轉(zhuǎn)速,。
4）保持架的材料和類(lèi)型：也會(huì)影響軸承的轉(zhuǎn)速。
5）軸承載荷：滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速是在一定的載荷,、潤(rùn)滑條件下達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速,，與軸承類(lèi)型、尺寸,、方向,、潤(rùn)滑方式、游隙,、保持架結(jié)構(gòu),、冷卻條件等都有很大關(guān)系。
6）預(yù)緊力：過(guò)大的預(yù)緊力會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體與滾道面之間的接觸應(yīng)力增大，發(fā)熱量提高,，進(jìn)而導(dǎo)致軸承內(nèi)部預(yù)緊力進(jìn)一步增大,，使軸承更容易產(chǎn)生磨損，降低極限轉(zhuǎn)速,。
7）驅(qū)動(dòng)方式：主軸驅(qū)動(dòng)方式的不同會(huì)影響軸承的極限轉(zhuǎn)速,，如電主軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，如果同時(shí)使用外筒冷卻,，可能會(huì)導(dǎo)致軸承的內(nèi)外圈溫差變大,，增加內(nèi)部載荷，導(dǎo)致極限轉(zhuǎn)速降低,。
8）軸承游隙的大?。?zwnj;游隙的大小對(duì)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和壽命有重要影響，適當(dāng)?shù)挠蜗犊梢蕴岣咻S承的承載能力和極限轉(zhuǎn)速,。
9）軸承組合：通過(guò)大量供油快速帶走軸承產(chǎn)生的熱量,，可以提高極限轉(zhuǎn)速。
4 結(jié)束語(yǔ)
以新能源汽車(chē)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用為例,，軸承需要滿(mǎn)足長(zhǎng)壽命,、耐蠕變、高轉(zhuǎn)速,、低摩擦,、低振動(dòng)(噪音)的特性。啟動(dòng)力矩要求達(dá)0.002 N.m以下,，轉(zhuǎn)速DmN值要求達(dá)180萬(wàn)mm·r/min以上,。當(dāng)前低摩擦軸承方面，SKF,、NSK,、JTEKT、人本等在全球市場(chǎng)上占有率居于前列,。在高速精密中小型軸承方面,， SKF、NTN,、八環(huán)等在全球市場(chǎng)上占有率居于前列,。
本文源自：中國(guó)軸承工業(yè)協(xié)會(huì)微信公眾號(hào)
（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）
公眾號(hào)
小程序
?浙江宇興傳動(dòng)機(jī)械有限公司 版權(quán)所有 浙ICP備2021002843號(hào)