谈谈四点接触球轴承游隙

逛逛论坛

P大，借这个帖子给大家科普一下轴承游隙对主轴转速、精度和寿命的影响。重开个贴更欢迎。
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/ Y' K# F! q5 E2 O$ f# J你那图5，一下子明白了，尽管没见过这轴承。
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lhd1977

請教P大，有個產品，超市車上的腳輪，德國的用這種四點接觸溝槽軸承，超市車推斷可以呈直線行走，但是普通的溝槽軸承超市車推動不呈直線行走，用這種普通軸承的廠商美國也有。但是大家都知道德國的好用。這個軸承主要為軸向受力，當時比較時用萬能拉力機下壓，破壞力兩種軸承也是差不多，所以想請教軸向承載力用四點軸承有多少優勢。

Pascal

zerowing 发表于 2015-8-21 03:39
% O2 a6 ]) U6 t这帖挺有意思的。借着这个话题跟P大讨论讨论。
咱先抛开轴承这个范围限制。
  D% V4 ~+ E+ X3 ^6 n" [这种v型沟球配结构，在球笼万 ...

; b( L# H" r. c* W: K零侠的基础是相当扎实啊，我尽可能地回复讨论。

1. 四点球轴承的应用原则是避免多点接触，即工作时只是两点接触。因为多点接触滑动摩擦大，发热大。
    A. 那多点接触能否应用于实践呢？我们可以分析下，多点接触害处是摩擦大、发热大，降低轴承运转寿命；好处如零侠所说，改善了受力分布，降低了赫兹应力，提高了轴承运转寿命。
    B. 权衡得失利弊，如果我们能找到某种特殊工况，提高的寿命大于降低的寿命，那么多点接触就是划算的，可以应用的。
    C. 或者我们在润滑上做点文章，比如大流量、高粘度循环油润滑，降低摩擦的有害影响；那么多点接触也是可行的，当然这种手段经济上不一定划算。
2. 以上仅仅是定性的分析，具体数据我拿不出来。文献中，RHP公司（现被NSK收购了）做过这样的试验，不过他们是用三点接触球轴承试验的，结论是在某些工况下，多点接触虽然使发热增加，但轴承寿命还是提高了。
3. 实际应用中，比如风电的偏航变浆四点接触回转支承，由于是间歇运转，每次运转角度也有限，所以发热有限；这种工况下，多点接触轴承寿命会更高。
0 f" n: U8 }7 Q# g( r6 j( {4. “首先只要是相对运动零件，就必然存在一个有隙”，滚动轴承中不一定，滚动轴承可以负游隙运转，比如机床行业，轴承预紧是非常普遍的。
5. ”这大概就是设计四点接触的初衷”，我对轴承发展史了解不多，个人倾向于设计四点球是为了节省空间。

Pascal

逛逛论坛 发表于 2015-8-21 12:12
& r! N2 |, a% ~. [; u7 t8 j7 EP大，借这个帖子给大家科普一下轴承游隙对主轴转速、精度和寿命的影响。重开个贴更欢迎。

6 T# N4 l3 |! ~2 Z, d& P你那图5，一下 ...

+ \) ]) o. G$ V0 f  H0 A逛逛大侠，因为我从未玩过主轴，所以这个帖子就写不出来。
% `, q0 y6 U) j; B! I你对主轴挺有研究的，要不你写点东西，让我也学习下吧。

shaokuang

从承载上讲 四点接触球轴承=双列角接触球轴承=成对双联角接触轴承？当然刚性上面肯定不同

Pascal

lhd1977 发表于 2015-8-21 12:36
請教P大，有個產品，超市車上的腳輪，德國的用這種四點接觸溝槽軸承，超市車推斷可以呈直線行走，但是普通的 ...

; W/ q3 i4 H  @6 ]3 Z 轴向承载能力 四点接触球轴承Vs深沟球轴承
4 a2 S% c7 r9 c, l. B2 b( W; e1. 由于游隙的存在及滚道形状，深沟球轴承能承载一定的轴向载荷；此时深沟球轴承就相当于一小接触角的角接触球轴承。具体的接触角与游隙，轴承内部结构有关，可以计算；大游隙的能超过10°。但QJ轴承的接触角是35°，也就是说，四点球轴承轴向承载能力比深沟球轴承大多了。

/ |! Q' u8 W6 `# ~2.QJ轴承是可分离轴承，可以装更多的球进去；就是说QJ轴承额定承载能力比深沟球轴承高。
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+ d5 K6 H+ f( Z' |4 w! I2 b3. 深沟球轴承的轴向游隙比径向游隙大很多，可能到10倍；就是说QJ轴承轴向游隙一般比深沟球轴承小。

Pascal

shaokuang 发表于 2015-8-21 14:36
从承载上讲 四点接触球轴承=双列角接触球轴承=成对双联角接触轴承？当然刚性上面肯定不同

& ?: n; g( d; \% C1. 纯轴向载荷，你说得是对的。
" r$ R: [, {: T. a- ?, E2. 当然你的结论有一个前提，那就是单列球数量是一样的。考虑到QJ轴承装球量更多，所以承载能力更高---对纯轴向载荷而言。

zerowing

Pascal 发表于 2015-8-21 13:13
; M! b  T- r0 z  R, P2 X$ b' {$ f: O( G零侠的基础是相当扎实啊，我尽可能地回复讨论。
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1. 四点球轴承的应用原则是避免多点接触，即工作时只是 ...

2 G8 |  U; N$ v, o6 M( |- O+ u6 x感谢P大的回复。在大侠面前，我还是个学生。记得来论坛的第一课就是大侠给上的，也是关于游隙的。
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继续讨论一下。

% [1 F2 E0 i" A9 E1。关于多接触点的发热问题。P大说多点接触滑动摩擦大，发热大，不知道有没有相关的数据参考和依据。我理解上来说，对于球轴承来说，甚至说滚子轴承，多点接触的摩擦热主要成因是同刚性体上不同接触点的运动一致性不同。比如推力滚子轴承，由于外圈侧较内圈侧需求线速度大，而刚性体本身无法满足这个需求，于是形成外侧和内侧的运动不一致，引发基本摩擦之外的摩擦热产生。如果这个理解没错，那么对于四点轴承，原则上说，纯径向时，因为4点的位置并不引发运动的不一致性，因此应该并不产生额外的摩擦热。当然，如果加工精度存在误差，这个一致性出现问题，那么摩擦就会产生。如故单纯看4点和2点的话，理论上不应该存在更多的摩擦力。
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; Y% p8 E+ r0 f7 y% C$ Z9 ^" F2 {2。对于润滑。感觉我现在对润滑的理解依旧还很肤浅，不过实在没精力同时看多种资料了。看完金属回头再看润滑好了。现在有一种理解，滑动轴承的润滑，是基于边界摩擦和油膜摩擦之间的一种情况。理想状态是滑动轴承在供油槽出通过前油楔带走足够的油膜，在之后的滑动中形成油膜润滑，降低摩擦和摩擦热。也有符合滑动轴承通过其他非金属材料增强油膜破裂时的滑动能力。滚动轴承不同，滚动轴承有些类似于动压轴承。滚动体的前油楔大，有利于快速形成油膜保护。但是这里有一个疑问和困惑，就是关于负游隙的。如果负游隙是一种过盈状态，那么这层油膜是如何起效的呢？滚动轴承在小过盈下也可以转动，因为滚动摩擦本身是倾翻力偶问题，但是这个过程可以没有油膜存在吗？对此比较疑惑，不知道P大能不能给讲讲。我用推力滚子时，遇到过预紧过度的问题，整个轴承转起来相当费劲。但是不预紧又会出现冲击状态，所以最后不得不改可精确调节的预紧自锁机构。

$ ^: w& [2 b. p, p, r: V感谢P大讨论和指导。
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勿扰意志

没接触过还不太清楚

Pascal

zerowing 发表于 2015-8-21 22:22
7 ~# Z' G2 b9 g6 Z! S感谢P大的回复。在大侠面前，我还是个学生。记得来论坛的第一课就是大侠给上的，也是关于游隙的。
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继续 ...

零侠客气了。
" f, a- C; N+ k* k) n零侠基础扎实、全面，水平已经高过我了；考虑到我还比你大上十多岁，我只能惭愧了。
9 J2 v: ^- i( ?2 k& A" f) G0 Y  n还是那句话，我尽可能地回复讨论。
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1. 多点接触发热大，主要是差动滑动摩擦问题，零侠也举了个推力圆柱轴承的例子。四点轴承多点接触时，如果把轴承套圈及球看成绝对刚体，球与套圈间只是点接触，确实不存在差动滑动的问题；但现实中绝对刚体是不存在的，球与套圈接触处有变形，会形成接触椭圆（其实是个空间图形，近似为椭圆），这时就会有差动滑动发生。
2. 具体发热的数据我没有，但理论上可以分析，同样的接触椭圆，在深沟球承受纯径向载荷时，速度差比较小；而在四点轴承中，由于大接触角，速度差就比较大了。所以一般认为承受同样纯径向载荷，发热上四点轴承起码比深沟球多好几倍，甚至可能是数量级的差别。
; s$ D+ w5 e/ [& P3. 润滑原理也是我的弱项，稍微说下吧。
滑动轴承不能负游隙运转，但滚动轴承可以，这也是滑动轴承与滚动轴承的一个区别吧。
预紧状态下，滚动轴承也是需要润滑油膜的，具体的建立过程我认为与有游隙的滚动轴承是一样的。
. i8 _3 t6 O4 L从西工大的《机械设计》上截两张图，供参考。
! j7 U6 i" |  H" J, n/ K4. 推力轴承确实要预紧，我一般都是按轴承制造商提供的最小轴向载荷来预紧的。
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