如何預(yù)防滾動(dòng)軸承的蠕動(dòng)

來源：軸承雜志社

由滾動(dòng)軸承產(chǎn)生蠕動(dòng)的機(jī)理可知，影響蠕動(dòng)的主要因素是配合間隙和變形。為了預(yù)防滾動(dòng)軸承產(chǎn)生蠕動(dòng)損傷，需要從軸承的設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)等各方面入手予以控制。

影響因素

以徑向軸承的設(shè)計(jì)為例，定性評(píng)估各參數(shù)對(duì)軸承蠕動(dòng)趨勢(shì)的影響如圖1所示。軸承和軸承座/軸的多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)影響軸承的蠕動(dòng)。

圖1 基于設(shè)計(jì)的防止軸承蠕動(dòng)的措施評(píng)估

1）選型。選用Z適于軸承應(yīng)用工況的軸承類型。如風(fēng)電主軸軸承選用雙列調(diào)心滾子軸承時(shí)，由于軸承的游隙較大，受載不均，再加上潤滑的因素，容易引起滾子打滑，可能導(dǎo)致?lián)p傷，引起外圈圈、滾子以及保持架受力不均發(fā)生變形，改變外圈與軸承座的配合，出現(xiàn)蠕動(dòng)，甚至卡死等故障。因此，風(fēng)電主軸軸承推薦選用圓錐滾子軸承，該類型軸承的徑向和軸向承載能力強(qiáng)，可通過預(yù)緊使?jié)L子均勻受載，滾子不易產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。但是，圓錐滾子軸承安裝工藝對(duì)裝配工人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)要求較高，軸承游隙調(diào)整不當(dāng)依然可能出現(xiàn)蠕動(dòng)等故障。

Leidich等研究了不同類型軸承的蠕動(dòng)趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)：圓錐滾子軸承和角接觸球軸承的蠕動(dòng)閾值Z高。圓柱滾子軸承和調(diào)心滾子軸承的蠕動(dòng)閾值相對(duì)較低，因此更易發(fā)生蠕動(dòng)。Z易發(fā)生蠕動(dòng)的是深溝球軸承。

2）設(shè)計(jì)參數(shù)。游隙量在適合的范圍內(nèi)，蠕動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨著游隙的增大和減小成比例變化，當(dāng)游隙為負(fù)值時(shí)，蠕動(dòng)發(fā)生的可能減小。滾動(dòng)體的數(shù)量增加，滾動(dòng)體載荷減小，外圈局部變形受到限制。套圈厚度和寬度增大，套圈剛性增加，蠕動(dòng)發(fā)生的可能性也降低。

3）加工精度、配合公差等。軸、軸承、軸承座孔的加工公差、表面粗糙度等參數(shù)滿足技術(shù)要求；裝配過程中，軸系應(yīng)反復(fù)對(duì)中，減輕額外載荷的影響；軸承與軸承座/軸采用過盈配合，適當(dāng)收緊公差范圍以確保配合的過盈量，選用合適的工裝，加熱軸承裝配或者冷凍軸裝配，嚴(yán)格按照操作規(guī)程實(shí)施等等。因?yàn)榧庸ず桶惭b精度達(dá)不到要求將影響配合公差，可能導(dǎo)致軸承產(chǎn)生蠕動(dòng)。

4）其他因素。當(dāng)然還包括材料的保證，軸承座、軸的制造協(xié)作，良好的潤滑，規(guī)范的使用維護(hù)保養(yǎng)等等各種因素。

預(yù)防措施

從摩擦學(xué)和設(shè)計(jì)的角度提出了3方面防止軸承蠕動(dòng)的措施。

圖2 防止軸承蠕動(dòng)的3方面措施

1）增加結(jié)合處的摩擦因數(shù)μF以增加摩擦力，從而抵消軸承蠕動(dòng)。如可對(duì)外圈的激光織構(gòu)和不同軸承座材料進(jìn)行研究。

2）中間層。以彈性層為例，在外圈上增加玻璃纖維增強(qiáng)塑料( GRP)層，彈性層吸收了外圈的變形，從而減少軸承的蠕動(dòng)。NSK Creep-Free™ Bearing Series在外徑面上兩溝槽內(nèi)安裝有兩個(gè)O形圈（丁晴橡膠）就屬于彈性層。另一種中間層是一個(gè)鋼環(huán)，中間鋼環(huán)(ISR)通過過盈配合安裝在外圈上，這一措施導(dǎo)致2種蠕動(dòng)抑制效應(yīng)疊加。套圈與中間環(huán)接觸副的過盈尺寸(過盈配合)抵消了蠕動(dòng)。由于中間環(huán)吸收變形和同時(shí)加強(qiáng)強(qiáng)度的作用，減小了軸承座與中間環(huán)之間接觸副的蠕動(dòng)。

3）定位節(jié)。插在外圈槽內(nèi)起連接作用的圓柱銷；還有一種措施是專門設(shè)計(jì)擋圈來防止軸承蠕動(dòng)。

預(yù)防措施的詳細(xì)研究?jī)?nèi)容可參考文獻(xiàn) [1-2]

參考文獻(xiàn)：

[1]Schiemann T，Porsch S，Leidich E，Sauer B. Intermediate layer as measure against rolling bearing creep[J]. Wind Energy，2018，21:426- 440.

[2]Sauer B, Leidich E, Porsch S, Schiemann T. Definition und Auslegung von konstruktiven und tribologischen AbhilfemaBnahmen gegen tangential Wanderbewegungen von Walzlagerringen. Final report Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., Frankfurt/M., Book 1153, 2015.