zengxiaodong 发表于 2021-1-18 11:39

斜齿轮轴向力对轴承的严重影响!!!

一般来说,斜齿轮啮合时的明显缺点是会产生轴向力。

轴向力对轴承的影响体现在两个方面:

1、轴向力本身会使得轴承承受轴向力,这个力对轴承类型的选用会有直接的关系;

2、轴向力产生的力矩,使得轴承的径向力也显著变化,或者说会产生额外的径向力才能平衡力矩。

本帖重点讨论的是上面第2种影响。

往往中间轴选取旋向相同的斜齿轮,目的是是抵消轴向力,但是请注意,能够抵消的仅仅是上述第1种效应。只要齿轮直径不同,则轴向力产生的力矩是不能同时被抵消的,这就会使得轴承产生附加的径向力。

很不幸的是,第2种效应有时很显著,尤其是齿轮系统需要承受双向负载时更是容易出现意想不到的状况,而且往往被设计人员忽视而导致严重的后果!!!

下面这本书《滚动轴承应用手册》,有轴向力导致力矩,从而计算出径向力的公式,原理上并不复杂。


滚动轴承应用手册 著 译 者:刘泽九 - 小二帮下载(VIP专享)





zengxiaodong 发表于 2021-1-18 12:55

我曾经处理过一个减速箱事故,是用螺旋伞齿轮驱动的位能性负载。

本来呢,位能性负载应该是属于单向力矩的,但是电机旋转方向是双向的。
该减速箱重负载驱动时没有任何问题,但是重负荷反向运行时,出现了严重事故,齿轮箱解体损坏了!

原因是:高速轴伞齿轮用了一个大螺母进行轴向预紧(圆锥滚子轴承),正常时螺母并不受力,但是反向运转时螺母就受力了,运行一段时间以后螺杆断裂,那么整根轴朝前移动,导致伞齿轮最终撞在箱体上,瞬间卡死解体。

zengxiaodong 发表于 2021-1-18 13:02

在事故分析会上,我不仅指出了故障的根本原因,而且更进一步地指出,如果螺母不松动或断裂,减速箱仍然要出问题!

原因是:在反向运转时,高速轴上的轴承要出问题!也就是说,正向运转时轴承选用没有问题,但是反向运转时,轴承的设计选用有问题,其中一个轴承的承载能力严重不足!!!

zengxiaodong 发表于 2021-1-18 13:09

所以,作为一个完备的计算规范,必须仔细计算校核下面4种工况,才能确保无虞:

1、正向、电动;

2、正向、发电;

3、反向、电动;

4、反向、发电。

切记!切记!

山中樵翁 发表于 2021-1-18 14:33

楼主说的很好,顶一下。

532446880 发表于 2021-1-19 08:34

说得很好

zengxiaodong 发表于 2021-1-19 09:21

在齿轮直径较大时,斜齿轮轴向力产生的力矩会比较大,从而对2个支承轴承会产生比较大的径向力。

而且在轴向力反向时,这个力矩的方向也是变化的。

更要命的是,在某个轴向力方向下,也许会增加轴承的寿命(有利),则在反向的轴向力作用下就会大大减少轴承寿命(不利)!!!

jixiemuma 发表于 2021-1-19 12:42

感谢楼主分享,最近刚好在整理公司轴承选用参考手册

zengxiaodong 发表于 2021-1-20 20:25

尤其对于螺旋伞齿轮、准双曲面齿轮、蜗轮蜗杆这样的传动机构,由于齿面摩擦非常严重,即使接触齿面相同但在不同转向时,齿轮受力情况也是很不一样的,因此,做4种工况的计算就非常重要!

还有,例如极大传动比的行星齿轮系统,往往效率很低(低于50%的话是自锁的),则反向传动实际上不可能实现,一直加载的话齿轮箱会当场解体......

zengxiaodong 发表于 2021-1-22 07:49

如下图所示双分流斜齿轮减速箱





除了第一轴齿轮较小外,中间轴以及输出轴上都有直径较大的齿轮,因此轴向力的影响就会很大!
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