滾動軸承在使用過程中按照軸承外圈工作條件的不同可以分為：外圈相對于載荷方向靜止和外圈相對于載荷方向旋轉(zhuǎn)。對于后者，軸承內(nèi)圈相對于載荷方向靜止，轉(zhuǎn)動載荷作用在軸承外圈，環(huán)模制粒機轉(zhuǎn)子的軸承為該轉(zhuǎn)動形式。圖1所示為環(huán)模制粒機的轉(zhuǎn)子組件，其中，主軸靜止，轉(zhuǎn)子在動力作用下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動載荷作用在軸承外圈。對于該傳動形式的軸承通常其外圈與外殼采用緊配合即過盈配合。環(huán)模制粒機在使用過程中其轉(zhuǎn)子軸承會出現(xiàn)溫升過高、軸承磨損嚴(yán)重和壽命短等現(xiàn)象。
滾動軸承內(nèi)、外圈的配合和徑向工作游隙對軸承壽命、溫升、噪音等有很大的影響。以下對滾動軸承內(nèi)、外圈的配合和徑向工作游隙進(jìn)行分析。
1 配合
1.1 軸承外圈與外殼孔的配合
軸承外圈與外殼孔的配合為過盈配合，但選用較小過盈量安裝時，外圈受載荷旋轉(zhuǎn)時，軸承滾動體與滾道產(chǎn)生磨擦，軸承和外殼都要受熱膨脹，但由于膨脹系數(shù)和散熱速度的不同，當(dāng)外殼膨脹程度大于軸承外圈時，過盈量會減小，軸承外圈和外殼孔間會產(chǎn)生沿圓周方向有害的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為蠕變現(xiàn)象，一旦發(fā)生蠕變，在配合面上就會發(fā)生明顯的磨損和軸承外圈或外殼損傷。因此，軸承外圈與外殼孔的配合必須滿足最小過盈量Ymin。
另外，過盈量也不宜過大，軸承在工作負(fù)載的作用下，會引起軸承徑向游隙減小，游隙減小會引起軸承發(fā)熱，溫度升高，同時，過盈量偏大也會給軸承的安裝和拆卸帶來困難，因此，應(yīng)該根據(jù)所受載荷情況選擇適當(dāng)?shù)倪^盈量。
1.2 軸承內(nèi)圈與軸的配合
通常軸承內(nèi)圈與軸配合為間隙配合，配合間隙的大小取決于軸承所受載荷、軸承外圈與殼孔的配合以及軸承游隙的選擇，同時，內(nèi)圈與軸的配合也會影響軸承徑向工作游隙。
2 徑向工作游隙
游隙是滾動軸承配合的一個重要的參數(shù)，它直接影響軸承的載荷分布、振動、噪聲、磨損、溫升、使用壽命和機械運轉(zhuǎn)精度等技術(shù)性能。軸承基本額定動負(fù)荷是隨著游隙大小而變化的。工作游隙過大，受力的滾動體個數(shù)減少，軸承承載能力會降低，滾動接觸面應(yīng)力增大，軸承的運轉(zhuǎn)精度下降，振動和噪聲增大，軸承使用壽命縮短;工作游隙過小，會引起軸承發(fā)熱，溫度升高，甚至使軸承在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生咬死現(xiàn)象。
滾動軸承徑向工作游隙的影響因素：
?、?軸承外圈與外殼孔為過盈裝配，因此，在配合面處產(chǎn)生裝配應(yīng)力，外圈發(fā)生彈性變形，外圈內(nèi)滾道向內(nèi)收縮，從而引起徑向游隙減小;
?、?工作負(fù)載作用下，轉(zhuǎn)動載荷作用在軸承外圈，徑向力使外圈產(chǎn)生彈性接觸變形而收縮，從而引起徑向工作游隙減小;
?、?軸承工作時因溫度升高對徑向工作游隙的影響，溫度升高使得軸承內(nèi)圈發(fā)生膨脹，使得徑向工作游隙減小;軸承外圈和外殼都要受熱膨脹，但由于材質(zhì)的不同使得膨脹系數(shù)不同，以及散熱速度影響二者膨脹程度，外圈膨脹小于外殼，徑向工作游隙減小，反之，徑向工作游隙增大;
?、?軸承在運行時,潤滑脂會在滾動體與內(nèi)、外圈形成彈性流體動壓油膜承擔(dān)負(fù)載，油膜厚度的存在會使徑向游隙減小，動壓油膜厚度跟潤滑脂的粘度有關(guān)。
3 實例應(yīng)用
某型號環(huán)模制粒機，主軸軸頸d,外殼內(nèi)孔徑D，軸承為SKF球面滾子軸承，軸承標(biāo)準(zhǔn)游隙95~145 μm，主軸軸頸d的上偏差0，下偏差-25 μm，外殼內(nèi)孔徑D的上偏差-14 μm，下偏差-60 μm。軸承外圈與外殼內(nèi)孔為過盈配合，軸承內(nèi)圈與軸的配合為過度配合，設(shè)備在使用過程中，會出現(xiàn)軸承溫升過高、軸承使用壽命短等現(xiàn)象。對轉(zhuǎn)子主軸軸頸d的公差帶作了修正，改為間隙配合，情況得到改善，軸承溫升在正常范圍，軸承運轉(zhuǎn)正常。
原因分析，由于初始軸承外圈與外殼孔為過盈配合，內(nèi)圈與軸為過度配合，軸承在工作負(fù)載作用下，徑向力使外圈產(chǎn)生彈性接觸變形而收縮，從而引起徑向工作游隙減小;內(nèi)圈在徑向力作用下產(chǎn)生收縮變形，徑向工作游隙增大，但由于最初為過度配合，變形很小，徑向工作游隙增加量很小，此時徑向工作游隙小于軸承正常運轉(zhuǎn)所需的最小游隙，因此，出現(xiàn)軸承溫升過高現(xiàn)象。增大軸承內(nèi)圈與軸頸配合間隙后，內(nèi)圈在徑向力作用下產(chǎn)生收縮變形，徑向工作游隙增大，此時徑向工作游隙滿足軸承正常運轉(zhuǎn)所需的最小游隙，當(dāng)軸承經(jīng)過一段時間的運行磨合，使軸承內(nèi)、外圈軸的溫度相對穩(wěn)定，徑向工作游隙也隨之穩(wěn)定，最終軸承達(dá)到穩(wěn)定運行。因此，選取合適的軸承內(nèi)圈與軸頸配合間隙大小對環(huán)模制粒機轉(zhuǎn)子軸承的正常運行是十分必要的。
4 小結(jié)
滾動軸承內(nèi)、外圈的配合選取和徑向工作游隙大小對環(huán)模制粒機轉(zhuǎn)子軸承的正常運行起很重要作用，以上影響因素間存在相互影響，因此在做類似結(jié)構(gòu)設(shè)計時，根據(jù)軸承的承載情況，確定合適的軸承徑向游隙大小，要綜合考慮軸承內(nèi)、外圈在過盈配合安裝以及徑向力作用下的彈性變形，溫升引起的軸承內(nèi)、外圈及外殼的膨脹，動壓油膜厚度等因素對軸承徑向游隙的影響，選取合適的軸承外圈與殼孔的配合、軸承內(nèi)圈與軸的配合。
