軸承選型時除正確選擇軸承類型外，所選軸承是否具有足夠的承載能力也是要考慮的關(guān)鍵因素。計算軸承受力得出軸承理論壽命是最常用的衡量軸承承載能力的方法。冶金齒輪箱根據(jù)不同的應(yīng)用，一般都會有軸承最低理論壽命的要求，例如有些齒輪箱要求軸承最低壽命不低于5萬h，有些應(yīng)用要求不低于3萬h。通常在計算軸承壽命時，為得到保守軸承壽命，一般軸承旋轉(zhuǎn)速度選用平均工況條件轉(zhuǎn)速來替代最高旋轉(zhuǎn)速度。齒輪箱傳動在功率恒定條件下，轉(zhuǎn)速降低會導(dǎo)致扭矩提高，而扭矩提高會導(dǎo)致軸承受力變大。軸承壽命與轉(zhuǎn)速成1∶1反比關(guān)系，但與受力成10倍關(guān)系，即軸承受力增大一倍，軸承壽命會降低10倍。對于一些重載及轉(zhuǎn)速較低的應(yīng)用，理論軸承壽命結(jié)果通常無法真實反映軸承性能，通常主要考慮軸承額定當(dāng)量與軸承受力比值是否大于安全系數(shù)，更精確的方法是通過分析軟件計算軸承滾子的最大接觸應(yīng)力。

  軸承公差配合

  冶金齒輪箱軸承通常處于重負(fù)載、沖擊載荷、高轉(zhuǎn)速或低轉(zhuǎn)速等苛刻的運行環(huán)境中，正確地選取軸承公差配合不僅利于軸承的安裝，同時可確保重載和沖擊載荷條件下軸承不會出現(xiàn)跑圈情況。一般來說，軸承旋轉(zhuǎn)部件采用過盈配合，靜止不動的部件采用間隙配合。軸承實際過盈配合范圍不僅根據(jù)軸承大小變化，而且在重載和高轉(zhuǎn)速應(yīng)用條件下應(yīng)采用比常規(guī)應(yīng)用條件更大的過盈配合。在選用英制圓錐滾子軸承時，應(yīng)注意英制軸承與公制軸承自身公差帶的差異而相應(yīng)調(diào)整配合軸及軸承座公差尺寸的范圍。英制軸承內(nèi)外圈直徑公差范圍均為"加公差"，與公制軸承正好相反。若軸與軸承座公差范圍依然按照公制軸承選取，英制軸承內(nèi)外圈均會出現(xiàn)過渡配合情況，導(dǎo)致軸承外圈安裝困難而內(nèi)圈易跑圈，影響軸承使用壽命。英制軸承具體公差配合尺寸應(yīng)參照軸承供應(yīng)商推薦尺寸。與英制軸承相比，公制大尺寸軸承公差配合選取較為簡單，對于重載、軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)外圈靜止的應(yīng)用條件，內(nèi)徑尺寸范圍320~500mm的大尺寸調(diào)心或圓柱滾子軸承，軸可采用r6公差范圍。對于內(nèi)徑尺寸超過500mm的調(diào)心或圓柱滾子軸承，軸可采用r7公差范圍。調(diào)心或圓柱滾子軸承座公差范圍均可選用H7或G7。

  軸承初始游隙

  圓錐滾子軸承初始游隙與球軸承、調(diào)心和圓柱滾子軸承定義不同，是指軸向游隙(BEP)，其他軸承均為徑向游隙(RIC)。軸承的初始游隙決定了軸承安裝及運轉(zhuǎn)后的工作游隙。軸承的游隙決定了軸承工作承載區(qū)的大小，軸承初始游隙選擇太大會導(dǎo)致軸承工作承載區(qū)偏小，即承受力的滾子數(shù)量較少，導(dǎo)致軸承壽命降低。

  圓錐滾子軸承游隙選擇太大還可能出現(xiàn)滾子磨損或撞擊保持架，導(dǎo)致保持架斷裂的情況發(fā)生。軸承初始游隙選擇太小會導(dǎo)致軸承發(fā)熱嚴(yán)重，出現(xiàn)軸承抱死和燒毀等情況。

  冶金齒輪箱軸承初始游隙應(yīng)根據(jù)軸的過盈配合量及軸承最高旋轉(zhuǎn)速度推算得出。當(dāng)齒輪箱軸承內(nèi)圈與軸過盈配合時，軸承內(nèi)圈外徑會膨脹并吃掉部分初始游隙，初始游隙減掉過盈配合損失的游隙即為軸承的安裝游隙(MEP)。一般對于內(nèi)徑尺寸不超過400mm的英制雙列圓錐滾子軸承，安裝后的游隙范圍應(yīng)不大于0.5mm。對于內(nèi)徑超過400mm的大尺寸軸承，安裝后的最大游隙范圍可放大到0.6mm左右。

  冶金齒輪箱軸承初始游隙選擇一般不考慮環(huán)境溫度，而只考慮軸承內(nèi)外圈差值溫度，因為環(huán)境溫度會導(dǎo)致軸熱膨脹，但軸承座環(huán)境溫度的影響也會導(dǎo)致熱膨脹。軸承安裝后的游隙(MEP)減掉軸承內(nèi)外圈差值溫升吃掉的游隙，得到最終軸承運行游隙(OPE)。冶金齒輪箱大圓錐滾子軸承出于安全考慮，最終運行游隙一般不允許出現(xiàn)負(fù)游隙。公制圓柱與調(diào)心滾子軸承初始游隙的選取方法與圓錐滾子軸承類似但更簡單，通常對于大尺寸、軸承內(nèi)圈過盈配合、外圈間隙配合和重載應(yīng)用條件，軸承初始游隙可采用標(biāo)準(zhǔn)C3游隙范圍。

  軸承安裝尺寸

  軸承的安裝尺寸主要包括軸肩與軸承座擋肩直徑尺寸，以及軸與軸承座最大倒角半徑。對于圓錐滾子軸承，安裝尺寸還包括保持架安全間隙尺寸。軸肩與軸承座擋肩直徑尺寸應(yīng)嚴(yán)格按照軸承要求選取，適當(dāng)?shù)某叽缈纱_保軸承端面有足夠的接觸面積，該尺寸太大或太小都會影響軸承使用。齒輪軸與軸承座最大倒角半徑應(yīng)小于軸承自身內(nèi)外圈倒角半徑，軸與軸承座倒角半徑過大會導(dǎo)致軸承無法安裝到位，造成內(nèi)外圈歪斜，影響軸承的正常使用?？傊?，在設(shè)計冶金齒輪箱時，應(yīng)重視軸承的安裝尺寸，不應(yīng)隨意增加或減少規(guī)定尺寸。

  冶金齒輪箱苛刻的運行環(huán)境對配用的軸承提出了更為嚴(yán)格的要求，采用高性能的軸承并正確使用軸承是確保齒輪箱連續(xù)可靠工作的前提條件。本文通過對冶金齒輪箱軸承選型、公差配合、初始游隙及安裝尺寸等要點作簡單介紹，可供冶金齒輪箱設(shè)計人員及設(shè)備維護(hù)人員參考。