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【知識分享】為什么大部分齒輪箱里的軸承不需要浮動端設計?

發布時間:2024-08-15 | 來源:iMechanics機械 | 作者:Winter1984
   了解過電機機械結構的同學都會發現,電機軸承要么采用波形彈墊設計,要么采用一端固定一端浮動的設計。其目的主要是用以彌補制造偏差和電機軸熱膨脹帶來的尺寸變化。但這種設計大家在齒輪箱里很少見過。大家有思考過為什么嗎,以下幾點與大家共勉。

  1. 從材料上來講,齒輪箱內的零部件基本都是鋼件,熱傳導系數差異不大,結構也更為剛性,熱傳導和熱膨脹通常較為均勻。而電機內部有鋼,有銅,有鋁,材料復雜,材料熱膨脹系數和熱傳導存在差異。

  2. 齒輪箱里的熱源主要來自于齒輪的嚙合,而齒輪的設計通常是長徑比比較小的,因而熱膨脹后尺寸的變化更多的是徑向方向,軸向影響較小。電機則不同,定轉子的結構通常是長徑比較大,溫度升高時軸向尺寸變化更明顯。

  3. 齒輪箱的溫升通常不高,一般在 20°C 至 60°C 范圍內,高負載情況下溫升可能會高一些,但通常比電機溫升低(電機溫升一般在50-100℃,甚至更高)。由于溫升較低,齒輪箱軸的軸向熱膨脹量通常小于電機軸。


(圖片來自于kumera) 


(圖片來自ANSYS)

  4. 齒輪箱里有良好的散熱介質——潤滑油,潤滑油會帶走熱量,讓熱量在整個箱體內分布更均勻。而電機不論是采用何種冷卻方式,很難做到內部熱量分布均勻。

  綜合以上因素,實際中齒輪箱軸的熱膨脹量通常在0.1至1mm左右,而電機的軸向熱膨脹量可能達到幾毫米。因而電機軸承通常采用浮動端設計,而齒輪箱不需要。

  但有一點需要注意,雖說大部分齒輪箱軸承不需要浮動端設計,但是各零部件公差設計時應將潛在的熱膨脹量考慮進去,如不能彌補熱膨脹量,就要考慮浮動設計。

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