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        螺桿壓縮機軸承選型方法

        時間:2011-11-07 16:53來源:www.zzszp.com 作者:德耐爾空壓機
        螺桿壓縮機軸承選型方法: 雙 螺桿式壓縮機 因其優越的性能,在工業領域中有越來越廣泛的應用,比如像 空氣壓縮機 、制冷壓縮機、工藝壓縮機等等,都可以看到雙螺桿壓縮機的應用。在某些特殊的場合中,甚至取代了一些傳統壓縮機的應用,最突出的當數在制冷行

        螺桿壓縮機軸承選型方法:

              雙螺桿式壓縮機因其優越的性能,在工業領域中有越來越廣泛的應用,比如像空氣壓縮機、制冷壓縮機、工藝壓縮機等等,都可以看到雙螺桿壓縮機的應用。在某些特殊的場合中,甚至取代了一些傳統壓縮機的應用,最突出的當數在制冷行業,已占據了大容量往復式壓縮機的使用范圍,而且不斷向中等容量范圍延伸。

              在雙螺桿壓縮機的諸多優良特性中,高可靠性無疑是最為突出的一個特點。這是因為它零部件少,沒有易損件,從而運轉可靠,壽命長,大修間隔期可達4~8萬小時。在雙螺桿壓縮機的各種零部件中,軸承是實現這一性能的關鍵零部件之一,它影響到壓縮機的使用效率,運轉速度,制約了壓縮機可實現的壓力大小,可完成的工作時間。下面將通過對螺桿壓縮機軸承選型的方法,對這一過程進行具體分析。

              軸承的類型有很多,常見有深溝球軸承、角接觸軸承、四點接觸球軸承、圓柱小滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承等等,這些軸承在螺桿式壓縮機中都有應用。每個生產廠家根據自己的螺桿壓縮機設計參數會進行相應的選擇。雖然每個廠家的偏愛不同,但是總的來說有些規律可以遵循。

              首先,考慮運行條件、要求的性能、軸和軸承座的尺寸范圍、周邊結構的特點,進行初步選擇。比如說,工作的速度和更大的運行速度較高時,就會限制到像圓錐滾子軸承的使用;如果軸和軸承座之間預留的空間尺寸較小且不承受軸向載荷時,滾針軸承可以作為很好的考慮對象。

              接著,根據壓縮機需要達到的工作壽命和它的動、靜載荷的大小,可以確定具體的軸承尺寸和布置形式。像軸向載荷比較大的工況,可以采用若干角接觸軸承串聯的形式來分擔軸向力;若軸向   較小,可以用四點球或圓柱滾子軸承來直接承受。

              當壓縮機有運轉精度的要求或旋轉穩定性的要求時應考慮軸承的精度和游隙。當然,軸承的游隙值影響的不僅僅是運行精度,也會影響到軸承的壽命。有時候,壓縮機運行工作溫度的不同,或是其介質的不同,甚至是速度圖譜的不同,都會影響到軸承保持架的材料和結構的選擇,以及軸承套圈的材料和加工方式的選擇。最后,還要關注到軸承的潤滑方式和密封的結構以及材料上是否能滿足實際工況的要求。

              這些是在軸承選型過程中需要被關注到的地方。軸承的壽命能否滿足客戶的要求是核心內容。常見的軸承壽命計算方法為:

        軸承壽命計算方法

        其中L10L10h的含義為基本額定壽命,前者的單位為百萬轉,后者的單位為小時;
        C為基本額定動載荷,單位為N
        P為向心和推力軸承的當量動載荷
        P為壽命指數,滾子軸承:p=10/3;
        n為運轉速度

              但是隨著現代技術的發展,對軸承壽命的研究已經超越了此方法。最先進的貼近軸承實際應用的軸承壽命計算方法為擴展的修正額定壽命,其基本公式為:

        軸承壽命計算基本公式
         
        Lnm為推展的修正額定壽命
        a1為壽命修正系數可靠性不是90%時的各系數
        aISO為考慮工況的壽命修正系數
        aISO集中了現代軸承研究的許多方面,如軸承載荷、潤滑條件、材料疲勞極限、軸承類型、材料的殘余應力、環境條件、潤滑劑中的污染狀況等因素。以函數形式來表示就是: 
        軸承壽命計算的函數形式
         
        ec為考慮污染的壽命修正系數
        eu為疲勞極限載荷
        P為軸承當量動載荷
        K為粘度比

              此公式的力學模型,是把軸承的滾動體沿軸向方向分成若干微單元體,對每個微單元體考慮其應力值。因為會把軸承內外圈的不對中,軸承的游隙引起的變化也考慮在內,因此每個微單元體上的應力值都不同,更接近實際的應力分布。舍弗勒公司的Bearinx軟件可以精確的模擬此過程,并進行計算。

              用不同的軸承壽命計算方法,得到的軸承壽命值會有很大的區別。比如對下圖模型中陽轉子的吸氣端圓柱滾子軸承NU208-E-M1A-P63進行不同的軸承壽命計算比較,可以看到有很大的差異性。

              用基本額定壽命計算時,軸承的內部游隙值對結果沒有任何影響,但是用擴展的修正額壽命的計算方法,在軸承原始內部游隙為CN時,軸承的壽命為46000小時,當軸承原始內部游隙為C3時,軸承的壽命為33000小時。另外,對螺桿空壓機來說,軸承的游隙對螺桿的撓度也有一定的影響,會影響到兩個螺桿間的嚙合情況。

        陽轉子的吸氣端圓柱滾子軸承
        陽轉子的吸氣端圓柱滾子軸承
         


              如果我們更改軸承潤滑系統的過濾精度,得到的軸承壽命計算結果也不相同,比如,潤滑系統的精度選用B25=75時,計算出的此軸承壽命為46000小時;用B12=200的過濾精度時,算出的軸承壽命為170000小時。

              上面的兩個分析過程,在舍弗勒公司的軸承計算軟件Bearinx中可以清晰的顯示。這對軸承的選型會有直接的影響,避免選用過大的軸承,幫助客戶選擇合適的潤滑系統,從而降低成本,實現更好的經濟效益。

              軸承產品的更新換代,會在保持原軸承基本外形尺寸不變的情況下,承載能力有大幅提高。以本例中的NU208-E-M1A軸承的數據進行對比,有下述表格:

        軸承型號 額定動載荷(KN)
        NU208-E(舍弗勒原產品) 53
        NU208-E(舍弗勒X-Life產品) 63
        NU208-E(知名競爭對手) 55

              這將影響到軸承的選型,用尺寸小一號的X-Life產品就可以滿足工況的要求,從而降低了周邊部件的制造成本。

              綜上所述,在進行螺桿壓縮機軸承選型時,要考慮很多因素,特別是軸承壽命計算方法的革新和軸承產品的更新換代都是特別需要關注的地方,需要壓縮機生產廠家和軸承公司的密切配合來共同完成。

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        作者:德耐爾@德耐爾空壓機  空壓機修訂日期:2011-11-07
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        (本文由德耐爾空壓機編輯,轉載請注明出處:http://www.zzszp.com)
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