极限转速的高低与轴承的类型、尺寸、负荷、润滑、精度、游隙、保持架及冷却条件等多种因素有关。但是,最主要的因素是润滑剂或轴承材料所容许的工作温度。各种型号轴承的极限转速列于《滚动轴承产品样本》轴承尺寸与性能表中,它们分别是在脂润滑和油润滑(含油浴润滑)的条件下确定的,其适用范围为:
(1)标准(G)级公差轴承;
(2)向心轴承仅承受径向负荷推力轴承仅承受轴向负荷;
(3)P<=0.1C(C为轴承的基本额定动负荷);
(4)刚性的轴承座和轴;
(5)润滑冷却条件正常。
当轴承在P>=0.1C的负荷条件下运转时,由于滚动体与滚道接触表面间的接触应力增大,致使轴承工作温度升高,润滑剂的性能相对恶化,因此,轴承的极限转速将会相应降低。
对于C/p>=10的范围,由于极限转速降低很小,故可不予考虑,即按f1=1取值。
对于承受联合负荷作用的向心轴承,由于其承受负荷的滚动体数量增多,摩擦阻力增加,发热量升高,润滑与冷却条件变差,而且作用于保持架上的力也增大,因此,必须根据轴承类型和负荷角的大小,将轴承的极限转速乘以一个降低系数f2加以调整。
如果所选取轴承的极限速度转速不能满足使用要求时,可采用某些改进技术措施予以提高,以达到较满意的要求。如提高轴承公差差级;适当增大游隙;改用特殊材料和改进保持架的结构;改变润滑方式,如采用油气、油雾和喷射润滑;改善冷却条件等。
轴承的转速主要受到轴承内部的摩擦发热引起的温升的限制,当转速超过某一界限后,轴承会因烧伤等而不能继续旋转。 轴承的极限转速是指不产生导致烧伤的摩擦发热并可连续旋转的界限值。 因此,轴承的极限转速取决于轴承的类型、尺寸和精度以及润滑方式、润滑剂的质和量、保持架的材料和型式、负荷条件等各种因素。 各类轴承采用脂润滑及油润滑(油浴润滑)时的极限转速分别载于各轴承尺寸表,其数值表示标准设计的轴承在一般负荷条件(C/P>=13,Fa/Fr<=0.25左右)下旋转时转速的界限值。 另外,润滑剂根据其种类和牌号的不同,也可能虽优于其他性能但不适用于高速旋转。 极限转速的修正 负荷条件C/P<13(即当量动负荷P超过基本额定动负荷C的8%左右),或承受的合成负荷中的轴向负荷超过径向负荷的25%时,要用下式对极限转速进行修正。 na=f1*f2*n 这里na:修正后的极限转速,rpm f1:与负荷条件有关的修正系数(图8.1) f2:与合成负荷有关的修正系数(图8.2) n :一般负荷条件下的极限转速,rpm(参照轴承尺寸表) C :基本额定动负荷,N{kgf} P :当量动负荷,N{kgf} Fr:径向负荷,N{kgf} Fa:轴向负荷,N{kgf} 带密封圈球轴承的极限转速 带接触式密封圈(RS型)球轴承的极限转速受到密封圈接触面线速度的限制,允许线速度取决于密封圈的橡胶材质。 高速旋转注意事项 轴承在高速旋转、尤其是转速接近或超过尺寸表记载的极限转速时,主要应该注意如下事项:
(1)使用精密轴承
(2)分析轴承内部游隙(考虑温升产生的轴承内部游隙减少量)
(3)分析保持架的材料的型式(对于高速旋转,适合采用铜合金或酚醛树脂切制保持架。另外也有适用于高速旋转的成型保持架)
(4)分析润滑方式(采用适用于高速旋转的循环润滑、喷射润滑、和等润滑方式) 轴承的摩擦系数(参考) 为便于与滑动轴承比较,滚动轴承的摩擦力矩可按轴承内径由下式计算: M=uPd/2 这里M:摩擦力矩,mN.m{kgf.mm} u:摩擦系数,表1 P:轴承负荷,N{kgf} d:轴承公称内径,mm 摩擦系数u受轴承型式、轴承负荷、转速、润滑方式等的影响较大,一般条件下稳定旋转时的摩擦系数参考值如表1所示。 对于滑动轴承,一般u=0.01-0.02,有时也达0.1-0.2。