電機轉(zhuǎn)速概念詳解

電機軸承的速度問題是大家在電機軸承選擇中常用的。因為現(xiàn)在可能很多電機廠設(shè)計的電機轉(zhuǎn)速高了，所以大家遇到的所謂高速問題。其實這也是在電機不同速度的情況下選擇軸承的一個共性問題，倒也不是高速問題。如果再仔細講一點高速問題，相反的就是電機的低速問題。所以其實這都綜合在一起，我們把他歸結(jié)成電機軸承的速度問題。

這一頁給大家展示了，在選擇軸承時，經(jīng)常參考的一些軸承目錄，總給出很多額定數(shù)字。包括軸承的尺寸、軸承的負荷、一些計算的系數(shù)，其中也包括電機軸承的額定轉(zhuǎn)速。如果你主要看各個軸承廠家規(guī)定的型錄里對轉(zhuǎn)速額定的描述，會發(fā)現(xiàn)有一些不同。首先一點有一個額定轉(zhuǎn)速，這個額定轉(zhuǎn)速就跟電機的額定轉(zhuǎn)距、額定電壓、額定電流一樣，是一個額定值。但是對于這個額定值的確定，會發(fā)現(xiàn)在不同軸承的型錄里，會有不同的描述。

我想在跟大家直接探討關(guān)于高速電機軸承選型的一個話題之前，先幫助大家理解關(guān)于電機軸承速度的概念，從而大家就可以比較清楚，在不同的轉(zhuǎn)速上下對電機軸承選擇的一些原則或者注意事項，其中也包括使用的注意事項和安裝的注意事項。

這其中就是大家要先看到電機轉(zhuǎn)速額定的定義。大家經(jīng)常會在型錄里看到這樣的數(shù)據(jù)。那么如果你參考不同的廠家的型錄，他有兩種方式的定義，那么我這個圖上面的那個表格，其中是有些廠家額定轉(zhuǎn)速下面畫了兩列，一列叫做脂潤滑一列叫做油潤滑。下面這個圖又是另外一些廠家給的額定轉(zhuǎn)速，他把這個轉(zhuǎn)速分兩類，一類叫做參考轉(zhuǎn)速，一類叫做極限轉(zhuǎn)速。

那么大家就會看到，其中有四個概念，油潤滑額定轉(zhuǎn)速、脂潤滑額定轉(zhuǎn)速、參考轉(zhuǎn)速作為額定、極限轉(zhuǎn)速作為額定四個概念。那么軸承的轉(zhuǎn)速到底這個額定值是什么呢。這就跟大家談到一個轉(zhuǎn)速額定的定義概念了。

2 軸承的熱參考轉(zhuǎn)速

首先跟大家介紹所謂軸承的熱參考轉(zhuǎn)速定義，這個轉(zhuǎn)速就是在上面那個圖表里面那個轉(zhuǎn)速定義。其實為了便于大家理解，跟大家說一下，上一張圖里的第一個表格是日本的一些廠家品牌的型錄軸承定義，那么下面那個表格是歐洲一些品牌對于軸承額定轉(zhuǎn)速的定義，我們中國的絕大多數(shù)廠家選用的軸承額定轉(zhuǎn)速定義都采用上面的那個表格，也就是日本的轉(zhuǎn)速定義。

那么在這給大家介紹轉(zhuǎn)速額定定義的概念就是軸承的參考轉(zhuǎn)速。

首先，軸承的熱參考轉(zhuǎn)速是指軸承在一定的條件下，當(dāng)隨著轉(zhuǎn)速的升高，軸承溫度可能會升高。那在一定的環(huán)境溫度達到一定的穩(wěn)定溫度的時候，軸承的最高轉(zhuǎn)速，我們把它定義成軸承的熱參考轉(zhuǎn)速。這頁PPT給大家呈現(xiàn)的內(nèi)容就是根據(jù)ISO15312規(guī)定的參考轉(zhuǎn)速的測試條件。

可以看到，其實他是指軸承的外圈固定內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)的這種軸承。當(dāng)環(huán)境溫度是20度，軸承穩(wěn)定溫度，外圈溫度是70度的時候，那對徑向軸承如果施加0.05倍的C0，推力軸承施加0.02倍的C0的時候，并且這個軸承是普通游隙，開式軸承。這個軸承是油潤滑的，那么這個表格里列了潤滑條件，如果是脂潤滑的，表里也里列了潤滑條件。

總之，這個表大家不用做一個強勁的記憶，大家會知道，軸承的熱參考轉(zhuǎn)速是指軸承在一定工況下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到穩(wěn)定溫度70度，環(huán)境溫度20度的時候，他的轉(zhuǎn)速。

為了便于理解這個概念，試想如果這個軸承旋轉(zhuǎn)的時候，轉(zhuǎn)速超過這個熱參考轉(zhuǎn)速情況會怎樣。換言之，如果是在這個給定的測試條件下，如果軸承轉(zhuǎn)速高于參考轉(zhuǎn)速，軸承會怎么樣呢。答案是，軸承會繼續(xù)發(fā)熱。假設(shè)軸承在繼續(xù)發(fā)熱的情況下，對軸承有什么樣的影響呢。

我們不妨想一個很常見的一種情況，比如說在這個條件下，這個轉(zhuǎn)速超過軸承的熱參考轉(zhuǎn)速，但這個軸承的外圈溫度停留在72度穩(wěn)定。大家覺得這個軸承會壞嗎。很顯然這個軸承不會壞，那75度會壞嗎，這個不同的溫度，代表著轉(zhuǎn)速的升高，高的75度它會壞嗎，答案當(dāng)然也是不會換。

那么問題來了，我們能夠明顯地了解這個軸承熱參考轉(zhuǎn)速的定義是指如果軸承的轉(zhuǎn)速高于這個轉(zhuǎn)速的話，這個軸承會發(fā)熱。但是軸承發(fā)熱，會不會軸承一定損壞，這個我不能畫等號。

舉個例子，如果這個軸承的運轉(zhuǎn)溫度超過了熱參考轉(zhuǎn)速。那么軸承溫度高了，如果通過各種手法對軸承進行降溫冷卻，使它回到70多度。那么這個軸承依然不會有問題。換言之，軸承的熱參考轉(zhuǎn)速是可以被超越的，前提是溫度要控制好。

那這個同樣的軸承，如果軸承里放的是潤滑油和潤滑脂，這個軸承的熱參考轉(zhuǎn)速，就是環(huán)境溫度20度的時候轉(zhuǎn)到70度的時候，這個熱參考轉(zhuǎn)速會不會不同呢。

如果真的做實驗，大概就會發(fā)現(xiàn)不同，但實際上大家都憑感覺，會覺得如果放的潤滑脂，可能這個溫度會高一點兒，如果是潤滑油，一般的油比較稀，可能溫度會低點。

但事實上如果按照軸承合適的潤滑給油量。那樣的話，真的大規(guī)模實驗的時候，你會發(fā)現(xiàn)在軸承運轉(zhuǎn)的初期的溫度，潤滑脂確實比潤滑油的溫度高。但是隨著軸承進入穩(wěn)態(tài)運行，經(jīng)過一段時間，這兩者之間的差別不大。于是就有了，脂潤滑和油潤滑。而對相同軸承不同型號的軸承下產(chǎn)生的不同的熱參考轉(zhuǎn)速。

講到這里，大家似乎會有點感覺了，就是你會發(fā)現(xiàn)日本軸承的一些品牌和國內(nèi)軸承，他用油潤滑和脂潤滑定義的這個軸承轉(zhuǎn)速是指熱參考轉(zhuǎn)速。

也就是說，我前頁PPT中，上面那個表格的轉(zhuǎn)速額定指的都是軸承的熱參考轉(zhuǎn)速，只是在不同潤滑的條件下。那么下面那個表格里是把軸承的熱參考轉(zhuǎn)速，由于長時間運行的時候，兩者溫度差不大，所以他合并成了一個熱參考轉(zhuǎn)速，其實在軸承的一些型錄里只寫的是參考轉(zhuǎn)速。我后面可能會出的書里，為了讓大家便于理解，我把它全都叫做熱參考轉(zhuǎn)速。

好，通過這個點，大家都知道了，很多型錄里寫的參考轉(zhuǎn)速或者油潤滑脂潤滑的額定轉(zhuǎn)速都是指的熱參考轉(zhuǎn)速?？墒俏覀兦懊嫣岬揭廊皇寝D(zhuǎn)速額定。那為什么超過這個轉(zhuǎn)速額定軸承不一定會壞。尤其是在加強冷卻的時候，軸承還不一定會發(fā)熱壞。如果一直努力的改善軸承的冷卻情況，一直改善潤滑狀況，把軸承一直提高轉(zhuǎn)速，那么它的溫度當(dāng)然上不來，但是不是到某種程度上，到時候也會不行，也會壞了。答案一定是肯定的。

4 熱參考轉(zhuǎn)速和機械極限轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系

-    對于不同類型的軸承

-    對于不同的工況而言是否可以超越

前面的描述，大家是不是會有一個概念，我的描述順序是，當(dāng)這個軸承轉(zhuǎn)速升高，在一定工況下，軸承會發(fā)熱，那么發(fā)熱發(fā)熱，如果是按照那個標(biāo)準(zhǔn)工況20度環(huán)境溫度到70度，如果發(fā)熱溫度到70度的時候，他達到的是熱參考轉(zhuǎn)速，這個時候我轉(zhuǎn)速再升高，升高到機械崩潰的時候才接近極限轉(zhuǎn)速，是不是暗含一個含義，軸承的機械極限轉(zhuǎn)速一定高于熱參考轉(zhuǎn)速呢。答案是否定的，不同類型的軸承情況不一樣。

舉個例子，對于圓柱滾子軸承，由于相對相同內(nèi)徑的軸承尺寸比較大，軸承保持架是軸承內(nèi)部機械強度弱點最嚴(yán)重的地方，保持架的體積相對比較大，或俗話說就是比較結(jié)實，所以在有高的離心力的情況下，這個保持架其實他崩潰所需要的離心力會更大。

但是相應(yīng)的，對于圓柱滾子軸承，我們都知道軸承是滾道和滾子之間是線接觸，線接觸承載力大，那么接觸面積大，相對發(fā)熱也比較大，而它發(fā)出的熱量散熱又比較不容易。那么由于這些特性，你會發(fā)現(xiàn)如果你查圓柱滾子軸承的時候，他的機械極限轉(zhuǎn)速會比軸承的熱參考轉(zhuǎn)速高，這就符合我們前面說的那個邏輯了。

但是如果有機會你看深溝球軸承，你會發(fā)現(xiàn)這兩個數(shù)字大小是相反的。那換言之，就是如果是深溝球軸承，在轉(zhuǎn)速很高的時候這個深溝球軸承由于是點接觸，那么接觸點發(fā)熱比較小，由于是點接觸，周遭的潤滑介質(zhì)比較充裕，它的散熱比較好，所以它的發(fā)熱不是主要矛盾。但是對于深溝球軸承來講，他的保持架相對比較單薄或者薄弱，在高轉(zhuǎn)速的情況下保持架的機械強度可能會是個問題。因此，你會發(fā)現(xiàn)，對于深溝球軸承，它的熱參考轉(zhuǎn)速是高于機械極限轉(zhuǎn)速的。

那么這種情況下，大家會提出一個疑問啊，對于深溝球軸承而言，那么軸承的熱參考轉(zhuǎn)速高于機械極限轉(zhuǎn)速。那如果我們把它變成物理意義的話，就是這個軸承在達到環(huán)境溫度20度，穩(wěn)定溫升70多，在達到70度的時候，還沒達到70的時候，軸承就已經(jīng)崩潰了，因為他的那個極限轉(zhuǎn)速更低，還沒達到這個溫度時他就已經(jīng)散架了。那你是怎么測試到70度時候這個轉(zhuǎn)速的呢。這里要跟大家說一個情況，這個熱參考轉(zhuǎn)速并不是每顆軸承都要做實驗的，他是根據(jù)軸承的模型，做的熱的模型的計算值。