摘要
環(huán)模制粒機(jī)轉(zhuǎn)子軸承公差配合的合理選擇對(duì)防止軸承發(fā)熱，提高軸承壽命具有非常重要的作用。根據(jù)理論分析和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，提出軸承內(nèi)圈與軸頸的配合選擇j6，軸承外圈與外殼孔的配合選擇H7。
關(guān)鍵詞：環(huán)模制粒機(jī)；轉(zhuǎn)子軸承；
公差配合環(huán)模制粒機(jī)廣泛應(yīng)用于飼料、制藥、新能源等技術(shù)領(lǐng)域，它是將含水量不大于15%的配合粉料經(jīng)過(guò)攪拌、調(diào)質(zhì)，然后經(jīng)過(guò)壓制，制成顆粒狀的料擠出機(jī)外的一種設(shè)備，主要由喂料、攪拌、制粒、傳動(dòng)及潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。
綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，環(huán)模制粒機(jī)轉(zhuǎn)子軸承公差配合正是基于這一理念而設(shè)計(jì)的。環(huán)模制粒機(jī)工作條件惡劣，在使用過(guò)程中其轉(zhuǎn)子軸承會(huì)出現(xiàn)溫升過(guò)高、軸承磨損嚴(yán)重和壽命短等現(xiàn)象。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，其與軸和外殼孔的配合對(duì)機(jī)器的正常運(yùn)行有重要作用。
環(huán)模制粒機(jī)的轉(zhuǎn)子組件，其中，主軸靜止，轉(zhuǎn)子在動(dòng)力作用下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)載荷作用在軸承外圈。經(jīng)測(cè)試和分析，環(huán)模制粒機(jī)轉(zhuǎn)子軸承在重載荷作用下，其工作溫度甚至高達(dá)60℃～80℃，導(dǎo)致公差配合關(guān)系發(fā)生變化，所以在選取公差配合時(shí)必須考慮軸承溫升的影響。
下面以某型號(hào)的環(huán)模制粒機(jī)為例進(jìn)行計(jì)算，軸承型號(hào)為SKF23022CC，內(nèi)圈直徑d=110mm ，軸承內(nèi)圈內(nèi)徑的單一平面平均直徑公差Tn=0.020mm，外圈直徑D=170mm，軸承外圈外徑的單一平面平均直徑公差Tw=0.025mm。
1、軸承內(nèi)圈與軸頸公差配合的選擇
當(dāng)轉(zhuǎn)子軸承工作溫度達(dá)到60℃以上，軸承內(nèi)圈受熱膨脹，與主軸軸頸的配合間隙變大，使常溫下的過(guò)渡配合變成間隙配合，導(dǎo)致軸頸在軸承內(nèi)圈內(nèi)滑動(dòng)，降低旋轉(zhuǎn)精度。建議內(nèi)圈與軸頸的配合采用在高溫時(shí)最小間隙大于或等于零的過(guò)渡配合為宜。
溫度升高后，內(nèi)圈的膨脹量式中α—軸承鋼的線膨脹系數(shù)，可取α=11.2×10-6 / ℃；d-軸承內(nèi)圈公稱直徑，d=110mm；Δt1 —軸承內(nèi)圈與軸頸的溫度差，近似取Δt1 =40℃。代入計(jì)算得en=11.2×10-6×110×40=0.049mm。如圖2 所示，軸承內(nèi)圈的上偏差ES=0，下偏差EI=-0.020，當(dāng)軸承溫度升高后，軸承內(nèi)圈與軸頸之間的配合轉(zhuǎn)化為間隙配合。
此時(shí)最小間隙Xmin=El-es=ex-T-es=0.049-0.020-es≥0
由此得，es≤+0.029;選軸頸標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)為IT6，則下偏差e：=0.029-0.022=+0.007，查表選取與其相近的公差代號(hào)，選j6，則es=+0.013，e/=-0.009 141。
此時(shí)最大間隙為Xmax、=ES-e/= 0.049-(-0.009)=0.058mm選擇j6，軸頸與內(nèi)圈在常溫時(shí)的配合為較大間隙的過(guò)渡配合，便于安裝，高溫時(shí)雖然轉(zhuǎn)變?yōu)殚g隙配合，由于主軸靜止，內(nèi)圈與主軸之間也不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。另外，在高溫時(shí)主軸也會(huì)有膨脹，實(shí)際間隙要小于計(jì)算值。
2、軸承外圈與外殼孔公差配合的選擇
環(huán)模制粒機(jī)轉(zhuǎn)子在動(dòng)力作用下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)載荷作用在軸承外圈，在這種受力形式下，軸承外圈應(yīng)采用過(guò)渡配合，但隨著軸承工作溫度的升高，軸承外圈和外殼孔都要受熱膨脹，從而改變配合關(guān)系。由于材料不同，其膨脹系數(shù)不同，轉(zhuǎn)子體通常用鑄鐵制作，其線膨脹系數(shù)略小于軸承鋼，又軸承外圈為薄壁網(wǎng)筒，容易受熱膨脹，而轉(zhuǎn)子體壁厚遠(yuǎn)大于軸承外圈，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，其膨脹量忽略不計(jì)。考慮軸承外圈的受熱膨脹，其配合關(guān)系轉(zhuǎn)化為過(guò)盈配合，會(huì)導(dǎo)致外圈產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。其滾動(dòng)體又受交變應(yīng)力的作用，聯(lián)合作用的結(jié)果使軸承外圈加速損壞，所以在選擇軸承外圈配合時(shí)，必須考慮到它的膨脹量，過(guò)盈量不宜過(guò)大。但常溫時(shí)配合不緊，又會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響旋轉(zhuǎn)精度。一般以選擇常溫時(shí)最小間隙等于零的間隙配合為宜，即殼體孔的公差代號(hào)為H7。
當(dāng)軸承處于常溫時(shí)，外圈與外殼孔的配合為間隙配合，當(dāng)溫度升高后，外圈受熱膨脹，此時(shí)外圈公差處于虛線位置，與外殼孔的配合轉(zhuǎn)化為過(guò)盈配合，下面分別計(jì)算高溫時(shí)的最大和最小過(guò)盈量。
當(dāng)D=170mm時(shí)，Th=0.040mm時(shí)，選外殼孔公差代號(hào)為H7，其上偏差ES=+0.040mm，下偏差E/=0
當(dāng)溫度升高后，其外圈膨脹量ex=aD△t2式中，D-軸承外圈直徑；
At：一外圈相對(duì)于軸承座孔的溫度差，這里取△t2=40℃。
代人計(jì)算得e。=ll.2xl0-6xl70x40=0.076mm
Ymin=ES-ei’=ES-(e.-Z.)=0.040- (0.076-0.025) =0.040-0.076+0.025=-O.Ollmm
Ymax= E/-e.s’=O-e. =0-0.076=-0.076mm
由于沒(méi)有計(jì)算轉(zhuǎn)子體的膨脹量，所以實(shí)際的過(guò)盈量要小于計(jì)算值。
3、結(jié)語(yǔ)
由于環(huán)模制粒機(jī)工作溫度較高，在選擇軸承的公差配合時(shí)，必須考慮溫度變形的影響。滾動(dòng)軸承內(nèi)、外圈的配合選取對(duì)環(huán)模制粒機(jī)轉(zhuǎn)子軸承的正常運(yùn)行有很重要的作用，根據(jù)軸承的承載情況，溫升引起的軸承內(nèi)、外圈膨脹量對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，建議選取軸承外圈與外殼孔的配合為H7，軸承內(nèi)圈與軸頸的配合為j6。
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