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【知识分享】为什么大部分齿轮箱里的轴承不需要浮动端设计?

发布时间:2024-08-15 | 来源:iMechanics机械 | 作者:Winter1984
   了解过电机机械结构的同学都会发现,电机轴承要么采用波形弹垫设计,要么采用一端固定一端浮动的设计。其目的主要是用以弥补制造偏差和电机轴热膨胀带来的尺寸变化。但这种设计大家在齿轮箱里很少见过。大家有思考过为什么吗,以下几点与大家共勉。

  1. 从材料上来讲,齿轮箱内的零部件基本都是钢件,热传导系数差异不大,结构也更为刚性,热传导和热膨胀通常较为均匀。而电机内部有钢,有铜,有铝,材料复杂,材料热膨胀系数和热传导存在差异。

  2. 齿轮箱里的热源主要来自于齿轮的啮合,而齿轮的设计通常是长径比比较小的,因而热膨胀后尺寸的变化更多的是径向方向,轴向影响较小。电机则不同,定转子的结构通常是长径比较大,温度升高时轴向尺寸变化更明显。

  3. 齿轮箱的温升通常不高,一般在 20°C 至 60°C 范围内,高负载情况下温升可能会高一些,但通常比电机温升低(电机温升一般在50-100℃,甚至更高)。由于温升较低,齿轮箱轴的轴向热膨胀量通常小于电机轴。


(图片来自于kumera) 


(图片来自ANSYS)

  4. 齿轮箱里有良好的散热介质——润滑油,润滑油会带走热量,让热量在整个箱体内分布更均匀。而电机不论是采用何种冷却方式,很难做到内部热量分布均匀。

  综合以上因素,实际中齿轮箱轴的热膨胀量通常在0.1至1mm左右,而电机的轴向热膨胀量可能达到几毫米。因而电机轴承通常采用浮动端设计,而齿轮箱不需要。

  但有一点需要注意,虽说大部分齿轮箱轴承不需要浮动端设计,但是各零部件公差设计时应将潜在的热膨胀量考虑进去,如不能弥补热膨胀量,就要考虑浮动设计。

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