作為一家老牌產品設計公司,IDC正在加大其在機械人領域的設計和開發工作,而這些專案的關鍵工程要素之一就是軸承。
在本文中,我們將與您分享其軸承系統的重要性,研究相關的設計注意事項,並就實現最佳效能提供深入的見解。
軸承是運動裝配中的關鍵部件,它允許兩個載入表面相對移動。 我們幾乎可以在任何帶有運動部件的產品中找到軸承。
軸承的運動可以是旋轉的,也可以是直線的,可以通過滾動體、滑動觸點或流體膜來實現。
乙個設計良好的軸承系統可以滿足使用壽命、效率、負載和速度要求,而乙個系統可能會導致一系列難以解決的問題。 例如,超出所需運動範圍的自由玩耍、過早損壞系統以及噪音過大。 這些現象可能導致許多潛在問題,最終影響產品的成功。
為了使滾動體軸承達到其額定載荷和轉速,必須正確安裝。
例如,如果容納軸承的孔徑太小,壓力配合太緊,當用手旋轉內圈時,軸承會感到受阻,其壽命可能會大大縮短。 同樣,如果軸承壓在超大的軸上,軸承的變形和應力會改變內部遊隙,導致效能不佳和過早失效。
使用滑動軸承(襯套)時,應注意在軸套中旋轉的軸實際上是內圈,因此它不僅應該在特定的公差範圍內,而且還必須具有足夠精細的表面光潔度(通常小於ra0)。3)和適當的硬度。
在多個軸承支撐乙個軸的情況下,軸承座和軸的同心度、圓柱度和對齊度必須有適當的公差。 公差控制不佳會導致裝配困難、軸承內載荷分布不均勻、滾動體軸承噪音過大和過早失效,以及工程塑料襯套頻繁卡住。
軸承的尺寸範圍很廣,從青銅襯套到經過優化的滾動軸承,可承受特定方向的應力。 軸承選擇過程與更廣泛系統的設計密切相關,這涉及對力的大小和方向的理解。
對於沒有軸向力的旋轉軸,軸承的範圍相對較窄,即在滾珠軸承和滑動襯套之間。 在存在較大的力矩載荷、徑向力和軸向力的情況下,合適的軸承選項範圍顯著增加。
在更複雜的情況下,某些軸承組合對系統功能或效能的影響更為重要。
複雜的軸承系統可能同時包括軸、齒輪和電機,並且應充分約束它們以確保它們僅以所需的方式移動。
當系統中存在大量固定軸承時,存在單個軸承過載的危險,導致軸承承受高於預期的載荷,或者在裝配過程中受到壓力。 例如,電機和軸的不對中會導致電機的內部軸承承受異常高的負載。
在某些情況下,可以通過在電機、齒輪箱和軸之間使用彈性聯軸器來避免這種情況,而在其他情況下,則需要更嚴格的公差控制,並使用固定軸承和浮動軸承來適應這種不對中。
軸承的使用壽命和迴圈可以通過計算來估計。 ISO281 規定了與 90% 可靠性相關的基本壽命等級。
對於更複雜的軸承配置或關鍵應用中軸承壽命的更大確定性,有許多更先進的技術可用於估算軸承壽命。
一般來說,實際工程系統的複雜度將高於基本壽命等級所涵蓋的簡單情況,這意味著這些計算中的假設並不代表實際系統。
在實際情況下,需要適當考慮“調整後的額定壽命”,其中包括調整潤滑條件、潤滑汙染、皮帶傳動系統、疲勞載荷以及載荷條件和速度變化等變數。
或者,軸承壽命可以根據ISO16281計算。 該標準考慮了軸承內的載荷分布,因此考慮了軸承遊隙、傾角或離心力的影響。
設計精良的軸承系統可根據產品需求定製如下:
靜默執行。 最高精度。
延長無法定期維修的產品的使用壽命。
減少振動。 消除電機系統的干擾和抱死的風險。
惡劣環境中的功能。
易於組裝。 安全。
減少摩擦,提高效率。
高速。 成本低。
適用性。 產品聲音太大? 我們將通過正確的軸承選擇和適當的零件公差使雜訊運動系統靜音。
需要以最少的維護獲得可靠的效能? 我們設計、測試和驗證了軸承系統,這些軸承系統可在不同條件下連續執行超過 5 年,無需維護。
準確性和反彈問題? 我們設計的接頭使用滾動體軸承來支撐大力矩載荷,無需自由間隙,提高了接頭的精度和精密度,消除了噪音並延長了使用壽命。
如果您想了解更多關於其他產品設計中機械結構和降噪的設計要素,您可以繼續閱讀我們的以下文章: 產品設計與降噪的幾點建議產品設計中的外觀設計(3) - 與機械結構的關係。
感謝您的閱讀,並期待您的反饋。