如何預防滾動軸承的蠕動

來源：軸承雜志社

由滾動軸承產(chǎn)生蠕動的機理可知，影響蠕動的主要因素是配合間隙和變形。為了預防滾動軸承產(chǎn)生蠕動損傷，需要從軸承的設計、安裝和維護等各方面入手予以控制。

影響因素

以徑向軸承的設計為例，定性評估各參數(shù)對軸承蠕動趨勢的影響如圖1所示。軸承和軸承座/軸的多個設計參數(shù)影響軸承的蠕動。

圖1 基于設計的防止軸承蠕動的措施評估

1）選型。選用Z適于軸承應用工況的軸承類型。如風電主軸軸承選用雙列調(diào)心滾子軸承時，由于軸承的游隙較大，受載不均，再加上潤滑的因素，容易引起滾子打滑，可能導致?lián)p傷，引起外圈圈、滾子以及保持架受力不均發(fā)生變形，改變外圈與軸承座的配合，出現(xiàn)蠕動，甚至卡死等故障。因此，風電主軸軸承推薦選用圓錐滾子軸承，該類型軸承的徑向和軸向承載能力強，可通過預緊使?jié)L子均勻受載，滾子不易產(chǎn)生滑動摩擦。但是，圓錐滾子軸承安裝工藝對裝配工人的經(jīng)驗和技術要求較高，軸承游隙調(diào)整不當依然可能出現(xiàn)蠕動等故障。

Leidich等研究了不同類型軸承的蠕動趨勢，發(fā)現(xiàn)：圓錐滾子軸承和角接觸球軸承的蠕動閾值Z高。圓柱滾子軸承和調(diào)心滾子軸承的蠕動閾值相對較低，因此更易發(fā)生蠕動。Z易發(fā)生蠕動的是深溝球軸承。

2）設計參數(shù)。游隙量在適合的范圍內(nèi)，蠕動轉(zhuǎn)矩隨著游隙的增大和減小成比例變化，當游隙為負值時，蠕動發(fā)生的可能減小。滾動體的數(shù)量增加，滾動體載荷減小，外圈局部變形受到限制。套圈厚度和寬度增大，套圈剛性增加，蠕動發(fā)生的可能性也降低。

3）加工精度、配合公差等。軸、軸承、軸承座孔的加工公差、表面粗糙度等參數(shù)滿足技術要求；裝配過程中，軸系應反復對中，減輕額外載荷的影響；軸承與軸承座/軸采用過盈配合，適當收緊公差范圍以確保配合的過盈量，選用合適的工裝，加熱軸承裝配或者冷凍軸裝配，嚴格按照操作規(guī)程實施等等。因為加工和安裝精度達不到要求將影響配合公差，可能導致軸承產(chǎn)生蠕動。

4）其他因素。當然還包括材料的保證，軸承座、軸的制造協(xié)作，良好的潤滑，規(guī)范的使用維護保養(yǎng)等等各種因素。

預防措施

從摩擦學和設計的角度提出了3方面防止軸承蠕動的措施。

圖2 防止軸承蠕動的3方面措施

1）增加結合處的摩擦因數(shù)μF以增加摩擦力，從而抵消軸承蠕動。如可對外圈的激光織構和不同軸承座材料進行研究。

2）中間層。以彈性層為例，在外圈上增加玻璃纖維增強塑料( GRP)層，彈性層吸收了外圈的變形，從而減少軸承的蠕動。NSK Creep-Free™ Bearing Series在外徑面上兩溝槽內(nèi)安裝有兩個O形圈（丁晴橡膠）就屬于彈性層。另一種中間層是一個鋼環(huán)，中間鋼環(huán)(ISR)通過過盈配合安裝在外圈上，這一措施導致2種蠕動抑制效應疊加。套圈與中間環(huán)接觸副的過盈尺寸(過盈配合)抵消了蠕動。由于中間環(huán)吸收變形和同時加強強度的作用，減小了軸承座與中間環(huán)之間接觸副的蠕動。

3）定位節(jié)。插在外圈槽內(nèi)起連接作用的圓柱銷；還有一種措施是專門設計擋圈來防止軸承蠕動。

預防措施的詳細研究內(nèi)容可參考文獻 [1-2]

參考文獻：

[1]Schiemann T，Porsch S，Leidich E，Sauer B. Intermediate layer as measure against rolling bearing creep[J]. Wind Energy，2018，21:426- 440.

[2]Sauer B, Leidich E, Porsch S, Schiemann T. Definition und Auslegung von konstruktiven und tribologischen AbhilfemaBnahmen gegen tangential Wanderbewegungen von Walzlagerringen. Final report Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., Frankfurt/M., Book 1153, 2015.