轴承摩擦是指在轴承中,接触表面之间阻碍运动的力。

在机械设备中,轴承用于支承旋转部件,并尽可能降低零件之间的摩擦。

轴承摩擦异常会导致能量损失、发热、磨损加剧以及设备效率下降,从而增加维护成本,并削弱整体运行性能。

因此,降低轴承摩擦对于实现设备的最佳性能和长期可靠运行至关重要。

不同类型轴承的摩擦特性存在差异

必须认识到,不同 类型的轴承其摩擦系数并不相同

了解这些差异,对于有效控制并降低轴承摩擦至关重要。

关于摩擦力矩,可采用以下简明公式估算轴承摩擦力矩:

深沟球轴承

0.5 x 0.0015 x 径向载荷(N)* x 轴承内孔(mm)

深沟球轴承

推力球轴承

0.5 x 0.0013 x 轴向载荷(N)* x 轴承内孔(mm)

单向推力球轴承

该计算适用于特定工况:轴承采用标准填充的低扭矩润滑脂,未装接触式密封,并在低速、低载荷条件下运行。

轴承摩擦的内因

轴承制造过程中的问题会显著影响轴承摩擦:

  • 加工精度不足:例如轴承圆度存在偏差,会破坏 轴承载荷 载荷分布,并增加表面接触,从而提高摩擦力。

  • 表面粗糙度:轴承表面越粗糙,接触阻力越大,且可能发生材料转移,因此摩擦力会增加。

  • 热处理不当:热处理控制不准确会导致变形加剧,并使摩擦增大。

  • 材料:不同材料的硬度和弹性各不相同,这会影响轴承在载荷作用下的变形程度,进而影响摩擦。

  • 装配不当:装配错误可能导致错位或载荷分布不均,从而增加轴承摩擦。

轴承摩擦的外部原因

以下为轴承运行过程中产生摩擦的主要原因。

  • 错位:当轴承安装对中不良时,会使局部部位承受过大载荷,导致摩擦和磨损增加。

  • 转速:在高速运转条件下,轴承摩擦可能因温升增加以及润滑剂劣化而加剧。关于摩擦力矩与转速的关系,请见下图曲线。

转速与轴承摩擦的关系

对此,SKF 采用 M = Mrr + Msl + M密封 + M拖曳 来计算轴承总摩擦力矩。

轴承摩擦力矩计算

  • 润滑不良:若轴承润滑不足或润滑状态不当,滚动接触表面会相互磨擦,进而导致摩擦加剧并造成损伤。

  • 磨损:随着使用时间延长,轴承表面会逐渐磨耗,形成粗糙表面,进而增加摩擦,并加剧设备整体磨损。

  • 过载:当轴承承受超过额定承载能力的载荷时,会引发过度摩擦与磨损。

  • 温度:较高的运行温度会使轴承内部游隙增大,导致接触加剧,从而使摩擦升高。

  • 污染:污物、粉尘及其他杂质进入轴承后,会损伤表面并增加摩擦。

轴承异常摩擦的影响

  • 效率与性能下降

  • 能耗增加

  • 轴承过早失效

  • 维修成本高企并导致停机

降低轴承摩擦的解决方案

优化加工工艺

要降低轴承内部摩擦,关键在于完善加工工艺、提升表面加工质量、精确控制热处理、选用合适材料,并确保装配正确。

上述制造与装配环节的改进,有助于减少引发摩擦的因素,并延长轴承使用寿命。

正确润滑与维护

正确的 轴承润滑 对降低轴承摩擦至关重要。润滑剂可在轴承接触表面之间形成一层薄膜,从而减少轴承摩擦与磨损。

但必须选用合适类型和用量的润滑剂,因为过多或过少都可能引发问题。

定期维护,例如检查并更换润滑剂,有助于在问题扩大为重大故障之前及时预防。

定期清洁与检查

定期清洁与检查有助于防止污染,并在问题发展为重大故障之前及时发现异常。

轴承在运行过程中容易逐渐积聚污垢、粉尘和碎屑,从而造成损伤并增加轴承摩擦。

通过对轴承进行定期清洁和检查,可尽早识别问题,避免进一步损坏。

选择合适的轴承结构与材料

不同的轴承结构和材料,其摩擦性能与耐磨性表现各不相同。

针对具体工况选择合适的结构和材料,有助于降低轴承摩擦并延长轴承使用寿命。

例如,与传统钢制轴承相比,陶瓷轴承具有更高的耐久性和更低的摩擦。

选型时必须综合考虑运行工况和载荷要求。

纠正不对中与过载问题

不对中和过载会使机械某些部位承受过大的作用力,进而加剧轴承摩擦与磨损。

通过纠正部件位置或降低载荷等方式解决这些问题,可减少作用于轴承的力和摩擦,从而提升设备性能并降低磨损。

升级采用先进轴承技术

升级采用先进轴承技术,例如 陶瓷轴承 或自润滑轴承,与传统轴承相比,可有效降低轴承摩擦并提升耐久性。

这类技术的初始投入可能较高,但通过降低维护和更换成本,长期来看可实现更优的总成本。

总之,轴承摩擦源于制造缺陷和运行因素,会显著影响机械效率与使用寿命。

它会导致性能下降、能耗增加和过早失效,并引发高成本维修。

因此,我们倡导持续改进与技术创新,以降低轴承摩擦,提升机械效率,并推动可持续且更具成本效益的制造。

作为低摩擦应用的典型代表, 流量计轴承 充分体现了合理的轴承设计与制造如何有助于实现设备的最佳性能和更长的使用寿命。

它们为制造商提供了理想范例,便于借鉴并将优秀实践融入设计与生产流程。