对于普通的卧式内转式电机,轴承与相关部件(轴、轴承室)之间的配合是在设计时不能绕开的一环。这种电机的公差配合原则绝大多数工程师都很熟悉,简单说就是内圈配合紧,外圈配合松。
但是如果工况变动的时候这个配合该怎么选呢?比如,外转子电机?变动负载电机?等等。
遇到这样的问题,电机工程师可以在各个品牌的轴承综合型录里找到答案,也可以从机械设计手册里找到建议。各个品牌表格排列不同,但是推荐的结果和其中的道理都是一样的。
我们用下面这个表格作为例子讲一下如何查用这个表格:
首先,在使用这个表格的时候必须清楚表格里面名词的含义:
表格中的静止负荷的意思是,这个负荷相对于外界而言在方向上是静止的。对电机来说,电机的定子是相对环境固定的,因此也可以理解为这个负荷相对于电机的定子在方向上是固定的。
因此,在外转子电机中,电机轴是定子,而相对轴旋转的外部铁心是转子(所以才叫外转子)。
相同的道理,表格中的旋转负荷,也是指相对于外界环境在方向上旋转的负荷。对于电机而言,就是相对于定子旋转的负荷。
表格中的内圈旋转或者静止也是指轴承内圈相对于外界环境(定子)而言是旋转的还是静止的。同理,外圈的旋转或者静止是指轴承外圈相对于外界环境(定子)而言是旋转还是静止的。
注意,重点来了!!!
下面不同了!
下面不同了!
下面不同了!
听说重要的地方要说三遍!
表格中的内圈旋转负荷/内圈静止负荷/外圈旋转负荷/外圈静止负荷指的不是相对于外界环境(定子)而言的静止或者旋转。他指的是相对于自己本体而言。也就是:内圈旋转负荷是“相对于内圈而言旋转的负荷”;内圈静止负荷指的是“相对于内圈而言相对静止的负荷”。这里说的是负荷方向相对于自身是否静止,并不是相对于周遭环境(定子)是否静止。这个和表格前半部分是不同的。
上面说的这个不同给很多工程师在理解上造成了困扰,很多人在不知道的时候,被这两个对比环境的变化给绕晕了。事实上,这应该是翻译原因造成的。如果工程师读原文型录就会发现不同。
比如下面这个图是某品牌的英文原版的表格:
不难发现,英文原文是:rotating load ON the inner ring. 如果完整的翻译应该是:在内圈上旋转的负荷。而不是内圈旋转负荷。
不仅仅是汉语翻译出现了问题,如果工程师仔细阅读非英语母语国家的轴承型录的英文版,比如某友好邻国,你会发现他们的英语描述是这样的:
这个英语几乎是我们上面说的汉语错译的英文错译版。由于不懂日语,所以我不知道日文版的翻译是否有这个容易误解的问题。
理解了表格中名词的含义,工程师就非常容易从表格中查找到合适的公差配合选择原则。
内转式卧式电机外接皮带轮负荷配合选择原则
首先,电机重力作为径向力对于环境(定子)而言是静止的。皮带轮张力对于外界环境(定子)而言也是静止的。因此这个电机承受的径向负荷是静止负荷。
卧式内转式电机,电机轴是转子,轴承内圈和轴相对静止,因此轴承内圈和外界环境(定子)是旋转的。轴承外圈是相对静止的。所以是内圈旋转负荷,外圈静止负荷。
通过以上两项,在表格中就可以查到:此时负荷相对内圈是旋转的,负荷相对外圈是静止的(这个不难推理,此处不赘述)。因此,轴承内圈和轴之间应该选过盈配合,轴承外圈和轴承室之间应该选间隙配合。
外转子卧式电机皮带轮负荷配合选择原则
此时转轴是定子,外部铁心是转子。转子重力相对于环境(定子)是相对静止的,因此转子重力是静止负荷;相应的皮带轮相对于环境(定子)也是相对静止的,因此此时总体的径向负荷也是静止负荷。
卧式外转式电机,转轴是定子,轴承内圈和转轴(定子)相对静止,因此轴承内圈是静止的。此时轴承外圈和外界环境(定子)之间是相对旋转的,而轴承外圈与外转子是相对静止的,因此,此时是外圈旋转负荷。
由上面两个判断可以在表格中查到,此时轴承内圈是静止负荷,轴承外圈是旋转负荷。因此,轴承内圈选择间隙配合,外圈选择过盈配合。
其他工况此处就不一一展开,但是工程师按照一样的逻辑,可以迅速根据自己的实际情况在表格中查找到配合选择原则。
知其然还要知其所以然,工程师们有么有思考过表格中为什么给出这样的建议呢?
还有,对于立式电机又有何不同呢?等有机会和大家分享。
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