[科普中国]-传动轴承

传动轴承的基本概念

在港口各种大型起重设备中，大到上千吨的支撑结构、小到直径几厘米的关节铰点，这些都需要不同种类的轴承的应用。各种轴承类型因其设计而独具特性。每一种轴承型式皆是根据特定的轴承应用要求而设计，不正确的替换可能会导致使用寿命的缩短及影响到机器设备的正常功能。所以，根据设备使用的不同环境及各种工况选择适当的轴承是十分重要的。同时，轴承的安装、拆卸，润滑及保养等方法也是值得注意的。随着当今各港口货运吞吐量的高速增长，港口设备的大型化、技术的高新化已成为普遍趋势。

传动轴承分类按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。其中滚动轴承已经标准化、系列化，但与滑动轴承相比它的径向尺寸、振动和噪声较大，价格也较高。

滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成。按滚动体的形状，滚动轴承分为球轴承和滚子轴承两大类。

传动轴承作用究其作用来讲应该是支撑，即字面解释用来承轴的，但这只是其作用的一部分，支撑其实质就是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的。轴承快易优自动化选型有收录。就是固定轴使其只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。电机没有轴承的话根本就不能工作。因为轴可能向任何方向运动，而电机工作时要求轴只能作转动。

从理论上来讲不可能实现传动的作用，不仅如此，轴承还会影响传动，为了降低这个影响在高速轴的轴承上必须实现良好的润滑，有的轴承本身已经有润滑，叫做预润滑轴承，而大多数的轴承必须有润滑油，负责在高速运转时，由于摩擦不仅会增加能耗，更可怕的是很容易损坏轴承。把滑动摩擦转变为滚动摩擦的说法是片面的，因为有滑动轴承的存在。1

传动轴承的结构变速 动轴承由一组异形轴承、一 对内齿圈、一对传动圈及推杆、滚柱、双偏心套、标准滚动轴承等 组 成， 其中异形轴承由外圈、中圈、内圈组成。三圈可同轴作相对转动。内齿圈与异形轴承 圈传动圈与异形轴 承的中圈均用铆钉固 联。双偏心套与内圈配合连接。两端装有滚柱的推杆，置于传 圈的径向导槽内。

传动轴：由于传动受力复杂，在长期使用过程中允许的形变很少，强度大，所以一般选材为中碳调质刚（45Cr）

一般的工序是：粗车——热处理（去应力，四把火）——精车——热处理（淬火，如果有硬度要求，没有可以省去）——粗磨——车螺纹（如果没有螺纹，可省去）——铣键槽（如没有键槽，可省去）——精磨。

传动轴承的工作原理变速传动轴承集普通滚动轴承的支承功能和实现变速传动功能于一体。其工作原理是：

当异形轴承的外圈固定时(亦即内齿圈固定)，转动双偏心套1，则标准轴承使推杆在中圈的径向导槽内往复滚动，包容在推杆端部的滚柱。由于推杆的往复滑动，与内齿圈的齿廊曲面接触而作滚动运动。同时，又受到齿圈接触面的约束，而使推杆在导槽内作往复滑动的同时带动传动圈(即中圈)作减速转动，即实现了定传动比的减速运动。若内齿圈的齿数为z,则传动比i=z十1。传动圈(中圈)上的通孔是用于安装输出动力的装置。目前有6种安装变速轴承的方式，因而得到6种不同的传动比。

传动轴承的特点受力特点变速传动轴承在承载时,其传动杆、滚柱、内齿圈等受到的均为压力，而不是剪切力。因此，变速传动轴承承载能力大，使用寿命长。

润滑特点变速传动轴承的传动件滚柱与内齿圈在啮合过程中，其接触是由齿腹部向齿尖移动，且啮合过程是滑动和滚动两种运动的组合同时发生，这样有利于获得和保持润滑油膜。这不仅可减少机械运动的磨损，提高效率，也有利于延长机械使用寿命。另外，在承载过程中，除重量很轻的双偏心套和标准轴承作高速转动外，传动圈作低速转动，传动推杆的往复运动速度也很低(0.25m/min以下)，所以，采用油浴润滑即可。2

承载特点在承载时,变速转动轴承的滚柱与内齿圈瞬时接触数达7~8个，载荷分布在这些工作面上，虽然分布不均匀，但因参加承载的传动件多，故每个传动件载荷较小，所以,变速传动轴承与其它传动方式相比较，具有较强的承载能力和过载能力。

磨损特点变速传动轴承在满载试验运行2000小时后，齿圈磨损0.02mm，传动杆磨损0.01--0.02mm，滚柱磨损0.03~0.05mm,且出现棱圆；温度升局3~4℃，使用正常。试验结果表明，其易损件为滚柱(滚柱是标准滚柱轴承的滚柱，购买方便，价格便宜)。另外，内齿圈的允许磨损值达0..26mm，不影响性能，所以内齿圈的使用寿命较长。综上所述，变速传动轴承具有维修方便，使用寿命长等特点。

应用的特点变速传动轴承象普通轴承那样可直接装入机械产品中，省略了体积大且笨重的减速机，机械产品整机结构简单化，体积和重量都大幅度减少。.目前,变速传动轴承的外径有8种规格，且功率相同，不同传动比变速轴承的装配尺寸完全相同，这样机械产品只更换不同传动比的变速传动轴承，就可以改变性能参数，使机械产品的专用性与性能的可调性获得统一。而且，用变速传动轴承装成的推杆减速机其外部安装尺寸与摆线针轮减速器的外部安装尺寸相同。2

性能特点传动效率高，在90%以上；

传动比大，单级传动比系列i=6~70,可以两级或多级串联使用，最大传动比不受限制；

传动功率范围广，传动功率系列N=0.1~110kWV；

传动平稳，噪音小，使用寿命长，抗过载能力强；

结构紧凑、体积小、重量轻、输入和输出轴在同一轴线上,与各类机械配套适应性强。

传动比分析变速传动轴承由两个推杆传动机构和一个异型轴承组成,影响其传动比的是其中的传动机构。传动机构主要有三大部件：内齿圈，传动圈，偏心轮。偏心轮的齿数为Z3，因为偏心轮是单激波器，故Z3= 1。内齿圈的齿数为Z1，传动圈上的活齿数为Z2。通过改变Z1与Z2的齿数，可获得不同的输出转向和传动比。根据运动学中的相对运动不变性原理，采用“反转法”来分析当改变Z1与Z2的齿数时，传动机构的传动比和输出轴的转向。设内齿圈的角速度为ω1，传动圈的角速度为ω2，偏心轮的角速度为ω3。假想给整个活齿传动施加一个与偏心轮大小相等、方向相反的附加角速度-ω3，则内齿圈相对于偏心轮的角速度为ω1-ω3，传动圈相对于偏心轮的角速度为ω2-ω3，二者之比为：(ω2-ω3)/(ω2-ω3)。3

传动轴承的应用传动轴承在港口大型起重设备中应用最为广泛。例如，上海振华港机公司生产的岸边集装箱起重机的滑轮多数都采用422XX系列的圆柱滚子轴承。货物的起吊都是通过钢丝绳受力进行动作的。钢丝绳必须通过滑轮进行力的变向与分配，而轴承正是承载滑轮运行的主要部件。起升机构的滑轮轴承主要是承受径向、重负荷，用于高转速。422XX系列的轴承为内圈单挡边圆柱滚子轴承，其挡边结合滚子的特殊设计和表面处理，能产生良好的润滑效果和减少摩擦，其中一个带挡边的套圈是与滚子和保持架组件连在一起的，可与另一个套圈分离，可以在一个方向作轴向定位，因此也便于安装和拆卸。此类轴承可以允许因热膨胀造成轴与轴承座之间有一定的轴向位移。由于轴向位移是在轴承内发生，而不是产生在内圈与轴或外圈与轴承座之间，因此当轴承在转动时，摩擦并无明显增加，可有效降低轴承的运行温度，适合像起升机构类似的高速动作。值得注意的是，在一些较早生产的港口起重设备的配置中，其滑轮并无端盖的设置，这就使污染物、湿气等极易进入轴承内部，影响轴承的使用寿命。所有遇到这种情况时，可以选择带有密封圈或防尘盖的轴承。

港口大型起重设备的小车机构是非常重要的一个运行机构，其相关轴承的应用也十分关键。用于小车机构的轴承主要是布置在小车的车轮装配中。例如，上海振华港机公司生产的龙门式起重机小车车轮装配一般都采用223XX系列的调心滚子轴承。由于此类调心滚子轴承是内圈有双列滚道，外圈滚道设计为球面滚道，滚子为鼓形的轴承，外圈滚道面中心与轴承中心一致，因此具有自动调心性能，且能承受轴与轴承座之间的角度误差。即使由于在轴与轴承座之间有安装误差或轴有挠曲，使内外圈产生倾斜的场合下亦能正常使用。1

轴承的保养轴承损坏的原因很多：超出原先预计的负载、非有效的密封、过紧的配合所导致的过小轴承间隙等。大体来说，有三分之一的轴承损坏源于疲劳损坏，三分之一是由于润滑不良，三分之一是由于污染物进入轴承或安装处理不当。疲劳是负载表面下剪应力周期性出现所形成的结果。经过一段时间后，这些剪应力便引发微小的裂纹，然后渐渐地延伸至表面。当滚动件经过这些裂纹后，便有裂块脱落，形成所谓的剥皮现象。随着应力的增加及裂块的增多，导致剥皮面积的蔓延。这种破坏形式的过程通常会持续很长一段时间，其明显可见的阶段是在噪音及振动增加的时候。因此，在轴承完全破坏前，它提供使用者足够的时间发现它并进行更换。对于港口大型起重设备，如岸边集装箱起重机、龙门式起重机，其主起升机构、小车机构的轴承更换周期一般为25000h，门座式起重机大车机构、变幅机构的轴承更换周期一般在6300~10000h。其具体更换时间取决于轴承实际的使用情况与保养状态。3

轴心的歪斜会导致机器各部位出现故障，特别对于港口大型起重设备，其各机构的基本原理都是由电动机输入给减速箱增大扭矩再输出给各传动件。所以在运行机构各部件的排装中，中心线的调整尤为重要，正确的对心工作是预防保养工作中非常重要的一环。基本的不对心型式有两种，一种为平行式，一种为角度式。然而实际的情况通常是这两种型式的组合。歪斜的轴心会产生一弯矩。此弯矩会在驱动单元与被驱动单元内的轴承产生反作用力。由于不对心所增加的约20%负荷将降低轴承寿命的50%。另外一种后果即是油封的磨耗，随而导致污染物进入轴承或漏油，带来轴承的损坏危机。因此，正确的对心工作可改善轴承与油封的使用寿命。对于高能耗的港口大型起重设备而言，可减少振动、噪音及能源的消耗。中心线的调整常运用千分表等工具。对于港口大型起重设备的电机、减速箱等传动件的排装，一般将端面跳动量控制在0.1mm以内，径向跳动量控制在0.05mm以内。