很多工程師在對電機(jī)設(shè)計的時候都會校核計算軸承的疲勞壽命。一般的，只要計算的壽命達(dá)到最小值就萬事大吉了。甚至還有人希望計算的疲勞壽命越大越好。事實(shí)上，這里面存在一個很大的軸承選型校核計算的誤區(qū)。
軸承疲勞壽命校核計算僅僅是在既定要求的壽命下軸承可以選擇的最小尺寸校核。換言之，如果選擇的軸承計算的壽命校核計算值小于要求值，說明軸承的負(fù)荷能力偏小，應(yīng)該選擇大一點(diǎn)的軸承。軸承疲勞壽命計算是對所選擇軸承負(fù)荷能力最小值的界定。
那么軸承負(fù)荷能力是不是越大越好呢？換言之是不是選擇的軸承體積越大越安全呢？答案是否定的！軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要最小負(fù)荷
首先，電機(jī)里常用的滾動軸承內(nèi)部是使用滾動摩擦代替滑動摩擦。滾動摩擦的形成與表面粗糙度、硬度以及摩擦副表面徑向壓力有關(guān)。
對于軸承而言，已經(jīng)完成加工制造的軸承其表面粗糙度和硬度都已經(jīng)固定在一個范圍。那么影響滾動摩擦的重要外界因素就是滾動體與滾道表面的接觸力。
事實(shí)上，滾動摩擦是用一個阻力力矩來度量的，也就是一個滾動體在一個表面上滾動所受的的與運(yùn)動方向相反的阻力矩。可以見下圖所示：
考慮金屬彈性(一般軸承滾動體硬度略大于滾道)，當(dāng)滾動體受到負(fù)荷的時候，會在滾道上產(chǎn)生彈性形變，由于彈性形變，加之滾動體的滾動，使接觸受力點(diǎn)前移。由于表面形狀的原因，同時產(chǎn)生一個水平的與運(yùn)動方向相反的力。這個力使得滾動體產(chǎn)生一個自身的自轉(zhuǎn)，星辰滾動，這個阻力就是滾動表面的滾動摩擦力。
我們設(shè)想，如果滾動體與滾道之間正壓力很小，那么這個接觸力的水平(與接觸面水平)分量就會很小，這個力如果小到不能是滾動體形成滾動的時候，就會出現(xiàn)滾道與滾動體之間的滑動。進(jìn)而出現(xiàn)滑動摩擦。
軸承最小負(fù)荷不足的失效形貌
當(dāng)滑動摩擦出現(xiàn)，原來的潤滑油膜狀態(tài)會發(fā)生改變，因此可能出現(xiàn)滾動體與滾道表面的磨損。在軸承失效分析中的表面疲勞就會出現(xiàn)。
這種情況在電機(jī)中經(jīng)常出現(xiàn)，可以如下圖所示：
上圖中第一個是滾道表面在最小負(fù)荷不足的情況下出現(xiàn)表面疲勞的圖片，下圖是滾動體表面的的表面疲勞圖片。
我們知道，一旦出現(xiàn)滑動摩擦，軸承內(nèi)部滾道滾動體表面就會出現(xiàn)上述的痕跡，軸承就會出現(xiàn)發(fā)熱、噪聲等問題。
改善軸承最小負(fù)荷不足的一些方法
如果電機(jī)軸承校核的時候沒有考慮最小負(fù)荷的部分，那么就有可能出現(xiàn)最小負(fù)荷不足導(dǎo)致的軸承內(nèi)部滑動，進(jìn)而損傷滾、滾動體的失效。對于這種故障，一般的建議如下：
1、改變電機(jī)軸承選型，在電機(jī)軸承選型的時候，除了使用壽命計算的方法對電機(jī)所需要軸承的最小負(fù)荷能力進(jìn)行選擇，從而界定出最小的軸承尺寸之外，還要通過最小負(fù)荷的校核計算界定出可以選擇的軸承最大負(fù)荷能力邊界，也就是界定可以選擇軸承的最大尺寸。同時避免疲勞壽命不足以及最小負(fù)荷不足的問題。
2、如果電機(jī)已經(jīng)不能更改軸承選型，我們必須在周邊想辦法。從軸承最小負(fù)荷計算公式中可以看出(請關(guān)注“電工基礎(chǔ)”欄目關(guān)于最小負(fù)荷的計算的文章)，最小負(fù)荷與所選擇潤滑的基礎(chǔ)油黏度相關(guān)，與電機(jī)的轉(zhuǎn)速相關(guān)。因此降低潤滑油基礎(chǔ)油黏度有助于降低最小負(fù)荷。但是這種處理需要工程師格外小心，避免基礎(chǔ)油黏度過低。
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