電機軸承軸向預(yù)負(fù)荷應(yīng)該加多大？

在討論電機軸承的軸向預(yù)加載時，需要考慮幾個關(guān)鍵因素：電機的運行條件、負(fù)載類型（靜態(tài)還是動態(tài)）、環(huán)境溫度變化以及預(yù)期的使用壽命等。

1. 負(fù)載類型：

對于輕載應(yīng)用，通常不一定需要施加軸向預(yù)負(fù)荷。

在重載或高動態(tài)性能要求的應(yīng)用中，適當(dāng)?shù)妮S向預(yù)加載可以提高軸承的剛度和穩(wěn)定性，減少振動，并有助于延長壽命。但是，過度的軸向預(yù)加載可能會導(dǎo)致摩擦增加、效率降低以及可能的過熱問題。

環(huán)境溫度變化： 溫度的變化會影響軸承內(nèi)部的間隙，尤其是對于精密設(shè)備而言。在極端溫度條件下運行時，適當(dāng)?shù)妮S向預(yù)負(fù)荷可以幫助保持正確的間隙和接觸壓力，確保軸承性能穩(wěn)定。

1. 電機類型與應(yīng)用：

伺服電機通常需要更精確的控制，可能要求使用有預(yù)加載的軸承以減少回轉(zhuǎn)誤差。

風(fēng)力發(fā)電機、工業(yè)驅(qū)動等高動態(tài)應(yīng)用中，適當(dāng)?shù)妮S向預(yù)負(fù)荷有助于提高系統(tǒng)的響應(yīng)性和穩(wěn)定性。

推薦值： 軸承制造商通常會提供關(guān)于如何施加軸向預(yù)加載的具體指導(dǎo)。對于大多數(shù)應(yīng)用而言，推薦的軸向預(yù)加載量大約是軸承額定載荷的20%到30%，但這需要根據(jù)具體的電機和負(fù)載條件進(jìn)行調(diào)整。本文后續(xù)內(nèi)容也會講數(shù)據(jù)體的計算。

測量方法： 通常使用專門的工具（如軸向負(fù)荷測試儀）來精確施加并測量軸向預(yù)加載。確保在安裝后對軸承進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z查，以確認(rèn)預(yù)加載量是否符合設(shè)計要求。

維護(hù)與監(jiān)控： 定期檢查和調(diào)整軸向預(yù)加載是必要的，特別是在運行條件變化或預(yù)期壽命結(jié)束時。使用振動分析、溫度監(jiān)測等方法可以幫助識別可能的異常情況，并及時調(diào)整預(yù)加載狀態(tài)。

對于施加需要施加預(yù)負(fù)荷的電機而言，本文具體介紹計算方法。

由于一般在電機中，軸承的軸向預(yù)負(fù)荷通常是對深溝球軸承施加的，因此我們用深溝球軸承進(jìn)行闡述。

深溝球軸承在出廠之后都會有一個剩余游隙，對于一般的臥式內(nèi)轉(zhuǎn)式電機而言，一般電機軸承的內(nèi)圈和軸是緊配合，外圈和軸是松配合。因此當(dāng)軸承安裝之后，軸承的內(nèi)圈會由于配合的原因出現(xiàn)徑向的膨脹，而外圈幾乎不會發(fā)生變化。因此這樣的變化就會造成軸承內(nèi)部游隙變小。同樣的，當(dāng)電機運行的時候，軸的溫度比軸承室的溫度要高一些，這樣導(dǎo)致軸承內(nèi)圈的熱膨脹相對外圈而言也偏大，因此軸承內(nèi)部的剩余游隙進(jìn)一步減小。最終剩下的游隙就是我們說的軸承工作游隙。

一般而言，電機軸承選型的時候都會選擇一個比0偏大的值，這樣一方面保證了軸承的性能最好，另一方面也保證了軸承游隙的安全。

正是這個剩余游隙的存在，是軸承滾動體在非負(fù)荷區(qū)內(nèi)部存在了與內(nèi)、外圈滾道碰撞的空間。這樣的碰撞造成了電機軸承的噪聲。尤其對于一些對噪聲比較敏感的場合，例如空調(diào)電機等，消除這個噪聲具有十分重要的意義。

基于上述原因，通常我們用軸向預(yù)負(fù)荷將電機軸承內(nèi)部的軸向游隙進(jìn)行消除。我們知道，對于深溝球軸承而言，軸向游隙的消除也就意味著徑向游隙的消除。因此滾動體在滾道內(nèi)部就沒有碰撞震動的空間。所以由此而來的噪聲也被排除。

但是從游隙曲線可以看到，如果軸向負(fù)荷過大，軸承內(nèi)部出現(xiàn)過多的負(fù)游隙將對電機軸承壽命產(chǎn)生較大的影響。因此為平衡兩者，需要對軸向負(fù)荷進(jìn)行限制。

基于噪聲考慮的電機軸承預(yù)負(fù)荷值為：

F=kd

其中，F(xiàn)為預(yù)負(fù)荷，N

k為系數(shù)

d為軸承內(nèi)徑，mm

基于消除噪聲的考慮，k值一般取5-10。而這樣的預(yù)負(fù)荷對電機軸承壽命的影響很小，有效的降低了電機軸承的噪聲。

另一方面，當(dāng)電機在儲運過程中，如果出現(xiàn)震動等因素的影響，那么電機容易出現(xiàn)偽布氏壓痕的情形。偽布氏壓痕是電機滾動體在滾道某位置往復(fù)滾動、滑動而造成的金屬表面?zhèn)Α?/p>

為避免這種情形的發(fā)生，通常會去k值為10-20。

讀者不難發(fā)現(xiàn)，上述取值范圍十分寬泛。這主要是考慮到電機結(jié)構(gòu)中軸向尺寸公差累積的結(jié)果。如果范圍太窄，工程上會增加實現(xiàn)難度。

一般，筆者的個人經(jīng)驗都會建議k值取10左右，這樣一方面使受力取值居中，有利于工程實現(xiàn)，另一方面也有利于兼顧兩方面的影響。