ความรู้ในการผลิตมอเตอร์: ระยะห่างของตลับลูกปืนเท่าไหร่จึงจะสมเหตุสมผลกว่า? เหตุใดจึงต้องโหลดตลับลูกปืนไว้ล่วงหน้า?

ความน่าเชื่อถือของระบบตลับลูกปืนเป็นประเด็นร้อนในผลิตภัณฑ์มอเตอร์ไฟฟ้าเสมอ เราได้พูดคุยกันมากมายในบทความก่อนหน้านี้ เช่น ปัญหาเสียงของตลับลูกปืน ปัญหากระแสของเพลา ปัญหาความร้อนของตลับลูกปืน และอื่นๆ จุดเน้นของบทความนี้คือการกวาดล้างของแบริ่งมอเตอร์ กล่าวคือ ภายใต้สถานะการกวาดล้างที่แบริ่งทำงานได้อย่างสมเหตุสมผลมากขึ้น

เพื่อให้ตลับลูกปืนทำงานได้ดี ระยะห่างในแนวรัศมีถือเป็นสิ่งสำคัญมาก หลักการทั่วไปของการควบคุมและความเชี่ยวชาญ: ระยะห่างในการทำงานของตลับลูกปืนควรเป็นศูนย์หรือมีพรีโหลดเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม สำหรับตลับลูกปืน เช่น ลูกกลิ้งทรงกระบอกและลูกกลิ้งทรงกลม จะต้องเว้นระยะห่างที่เหลือไว้จำนวนหนึ่งระหว่างการทำงาน แม้ว่าจะเป็นเพียงระยะห่างเล็กน้อยก็ตาม

ขึ้นอยู่กับการใช้งาน จำเป็นต้องมีระยะห่างในการทำงานเชิงบวกหรือเชิงลบในการจัดเรียงตลับลูกปืน ในกรณีส่วนใหญ่ ระยะห่างจากการทำงานควรเป็นค่าบวก นั่นคือ เมื่อตลับลูกปืนกำลังทำงาน จะมีช่องว่างเหลืออยู่บ้าง ในทางกลับกัน มีการใช้งานจำนวนมากที่ต้องมีระยะห่างในการทำงานเป็นลบ เช่น พรีโหลด

โดยทั่วไป พรีโหลดจะถูกปรับระหว่างการติดตั้งที่อุณหภูมิแวดล้อม (นั่นคือ เสร็จสิ้นในระหว่างขั้นตอนการออกแบบและการผลิตมอเตอร์) หากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของเพลามากกว่าอุณหภูมิของเบาะนั่งแบริ่งระหว่างการทำงาน พรีโหลดจะเพิ่มขึ้น

เมื่อเพลาได้รับความร้อนและขยายออก เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลาจะเพิ่มขึ้นและจะยาวขึ้นด้วย ภายใต้อิทธิพลของการขยายตัวในแนวรัศมี ระยะห่างในแนวรัศมีของตลับลูกปืนจะลดลง นั่นคือ พรีโหลดจะเพิ่มขึ้น ภายใต้อิทธิพลของการขยายตัวตามแนวแกน พรีโหลดจะเพิ่มขึ้นอีก แต่พรีโหลดของการจัดเรียงตลับลูกปืนแบบหลังชนหลังจะลดลง ในการจัดเรียงตลับลูกปืนแบบหันหลังชนกัน หากมีระยะห่างที่กำหนดระหว่างตลับลูกปืนและตลับลูกปืนและส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเท่ากัน ผลกระทบของการขยายตัวในแนวรัศมีและการขยายตัวตามแนวแกนต่อพรีโหลดจะหักล้างกัน ดังนั้น พรีโหลดจะไม่เกิดวาไรตี้

ฟังก์ชั่นที่สำคัญที่สุดของพรีโหลดของตลับลูกปืนได้แก่: การปรับปรุงความแข็งแกร่ง ลดเสียงรบกวน ปรับปรุงความแม่นยำของการนำทางเพลา การชดเชยการสึกหรอระหว่างการทำงาน ยืดอายุการใช้งาน และปรับปรุงความแข็งแกร่ง ความแข็งแกร่งของตลับลูกปืนคืออัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อตลับลูกปืนต่อการเสียรูปแบบยืดหยุ่น การเสียรูปแบบยืดหยุ่นที่เกิดจากภาระภายในช่วงหนึ่งของตลับลูกปืนที่โหลดล่วงหน้านั้นมีขนาดเล็กกว่าของตลับลูกปืนที่ไม่มีการโหลดล่วงหน้า

ยิ่งระยะห่างจากการทำงานของแบริ่งน้อยลงเท่าใด การนำทางขององค์ประกอบกลิ้งในเขตไม่มีโหลดก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และลดเสียงรบกวนของแบริ่งระหว่างการทำงานลง ภายใต้ผลของพรีโหลด การโก่งตัวของเพลาเนื่องจากแรงจะ ลดลงดังนั้นจึงสามารถปรับปรุงความแม่นยำของการนำทางเพลาได้ ตัวอย่างเช่น สามารถโหลดแบริ่งเฟืองเฟืองและแบริ่งเฟืองท้ายไว้ล่วงหน้าได้เพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่งและความแม่นยำของการนำทางเพลา ทำให้การประกบเฟืองแม่นยำและมั่นคงยิ่งขึ้น และลดแรงไดนามิกเพิ่มเติมให้เหลือน้อยที่สุด ดังนั้นจะมีเสียงรบกวนน้อยลงระหว่างการทำงาน และเกียร์จะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ตลับลูกปืนจะเพิ่มระยะห่างเนื่องจากการสึกหรอระหว่างการทำงาน ซึ่งสามารถชดเชยได้ด้วยการโหลดล่วงหน้า ในการใช้งานบางประเภท พรีโหลดของการจัดเรียงตลับลูกปืนสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการทำงานและยืดอายุการใช้งานได้ พรีโหลดที่เหมาะสมสามารถทำให้การกระจายโหลดในตลับลูกปืนสม่ำเสมอยิ่งขึ้น จึงมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

เมื่อพิจารณาค่าพรีโหลดในการจัดเรียงตลับลูกปืน ควรสังเกตว่าเมื่อพรีโหลดเกินค่าที่เหมาะสมที่กำหนดไว้ ความแข็งแกร่งจะเพิ่มขึ้นได้ในระดับที่จำกัดเท่านั้น เนื่องจากแรงเสียดทานและความร้อนที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้น หากมีภาระเพิ่มเติมและทำงานเป็นเวลานาน อายุการใช้งานของตลับลูกปืนจะลดลงอย่างมาก

นอกจากนี้ เมื่อทำการปรับพรีโหลดในการจัดเรียงตลับลูกปืน ไม่ว่าปริมาณพรีโหลดจะถูกกำหนดโดยการคำนวณหรือประสบการณ์ก็ตาม การเบี่ยงเบนจะต้องถูกควบคุมภายในช่วงที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการปรับแบริ่งลูกกลิ้งเรียว แบริ่งควรหมุนหลายครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าลูกกลิ้งไม่เอียง และส่วนปลายของลูกกลิ้งจะต้องมีการสัมผัสที่ดีกับซี่โครงของวงแหวนด้านใน มิฉะนั้น ผลลัพธ์ที่ได้จากการตรวจสอบหรือการวัดจะไม่เป็นจริง ดังนั้นพรีโหลดจริงอาจน้อยกว่าที่ต้องการมาก