電機轉速概念詳解

電機軸承的速度問題是大家在電機軸承選擇中常用的。因為現在可能很多電機廠設計的電機轉速高了，所以大家遇到的所謂高速問題。其實這也是在電機不同速度的情況下選擇軸承的一個共性問題，倒也不是高速問題。如果再仔細講一點高速問題，相反的就是電機的低速問題。所以其實這都綜合在一起，我們把他歸結成電機軸承的速度問題。

這一頁給大家展示了，在選擇軸承時，經常參考的一些軸承目錄，總給出很多額定數字。包括軸承的尺寸、軸承的負荷、一些計算的系數，其中也包括電機軸承的額定轉速。如果你主要看各個軸承廠家規(guī)定的型錄里對轉速額定的描述，會發(fā)現有一些不同。首先一點有一個額定轉速，這個額定轉速就跟電機的額定轉距、額定電壓、額定電流一樣，是一個額定值。但是對于這個額定值的確定，會發(fā)現在不同軸承的型錄里，會有不同的描述。

我想在跟大家直接探討關于高速電機軸承選型的一個話題之前，先幫助大家理解關于電機軸承速度的概念，從而大家就可以比較清楚，在不同的轉速上下對電機軸承選擇的一些原則或者注意事項，其中也包括使用的注意事項和安裝的注意事項。

這其中就是大家要先看到電機轉速額定的定義。大家經常會在型錄里看到這樣的數據。那么如果你參考不同的廠家的型錄，他有兩種方式的定義，那么我這個圖上面的那個表格，其中是有些廠家額定轉速下面畫了兩列，一列叫做脂潤滑一列叫做油潤滑。下面這個圖又是另外一些廠家給的額定轉速，他把這個轉速分兩類，一類叫做參考轉速，一類叫做極限轉速。

那么大家就會看到，其中有四個概念，油潤滑額定轉速、脂潤滑額定轉速、參考轉速作為額定、極限轉速作為額定四個概念。那么軸承的轉速到底這個額定值是什么呢。這就跟大家談到一個轉速額定的定義概念了。

2 軸承的熱參考轉速

首先跟大家介紹所謂軸承的熱參考轉速定義，這個轉速就是在上面那個圖表里面那個轉速定義。其實為了便于大家理解，跟大家說一下，上一張圖里的第一個表格是日本的一些廠家品牌的型錄軸承定義，那么下面那個表格是歐洲一些品牌對于軸承額定轉速的定義，我們中國的絕大多數廠家選用的軸承額定轉速定義都采用上面的那個表格，也就是日本的轉速定義。

那么在這給大家介紹轉速額定定義的概念就是軸承的參考轉速。

首先，軸承的熱參考轉速是指軸承在一定的條件下，當隨著轉速的升高，軸承溫度可能會升高。那在一定的環(huán)境溫度達到一定的穩(wěn)定溫度的時候，軸承的最高轉速，我們把它定義成軸承的熱參考轉速。這頁PPT給大家呈現的內容就是根據ISO15312規(guī)定的參考轉速的測試條件。

可以看到，其實他是指軸承的外圈固定內圈旋轉的這種軸承。當環(huán)境溫度是20度，軸承穩(wěn)定溫度，外圈溫度是70度的時候，那對徑向軸承如果施加0.05倍的C0，推力軸承施加0.02倍的C0的時候，并且這個軸承是普通游隙，開式軸承。這個軸承是油潤滑的，那么這個表格里列了潤滑條件，如果是脂潤滑的，表里也里列了潤滑條件。

總之，這個表大家不用做一個強勁的記憶，大家會知道，軸承的熱參考轉速是指軸承在一定工況下旋轉，旋轉到穩(wěn)定溫度70度，環(huán)境溫度20度的時候，他的轉速。

為了便于理解這個概念，試想如果這個軸承旋轉的時候，轉速超過這個熱參考轉速情況會怎樣。換言之，如果是在這個給定的測試條件下，如果軸承轉速高于參考轉速，軸承會怎么樣呢。答案是，軸承會繼續(xù)發(fā)熱。假設軸承在繼續(xù)發(fā)熱的情況下，對軸承有什么樣的影響呢。

我們不妨想一個很常見的一種情況，比如說在這個條件下，這個轉速超過軸承的熱參考轉速，但這個軸承的外圈溫度停留在72度穩(wěn)定。大家覺得這個軸承會壞嗎。很顯然這個軸承不會壞，那75度會壞嗎，這個不同的溫度，代表著轉速的升高，高的75度它會壞嗎，答案當然也是不會換。

那么問題來了，我們能夠明顯地了解這個軸承熱參考轉速的定義是指如果軸承的轉速高于這個轉速的話，這個軸承會發(fā)熱。但是軸承發(fā)熱，會不會軸承一定損壞，這個我不能畫等號。

舉個例子，如果這個軸承的運轉溫度超過了熱參考轉速。那么軸承溫度高了，如果通過各種手法對軸承進行降溫冷卻，使它回到70多度。那么這個軸承依然不會有問題。換言之，軸承的熱參考轉速是可以被超越的，前提是溫度要控制好。

那這個同樣的軸承，如果軸承里放的是潤滑油和潤滑脂，這個軸承的熱參考轉速，就是環(huán)境溫度20度的時候轉到70度的時候，這個熱參考轉速會不會不同呢。

如果真的做實驗，大概就會發(fā)現不同，但實際上大家都憑感覺，會覺得如果放的潤滑脂，可能這個溫度會高一點兒，如果是潤滑油，一般的油比較稀，可能溫度會低點。

但事實上如果按照軸承合適的潤滑給油量。那樣的話，真的大規(guī)模實驗的時候，你會發(fā)現在軸承運轉的初期的溫度，潤滑脂確實比潤滑油的溫度高。但是隨著軸承進入穩(wěn)態(tài)運行，經過一段時間，這兩者之間的差別不大。于是就有了，脂潤滑和油潤滑。而對相同軸承不同型號的軸承下產生的不同的熱參考轉速。

講到這里，大家似乎會有點感覺了，就是你會發(fā)現日本軸承的一些品牌和國內軸承，他用油潤滑和脂潤滑定義的這個軸承轉速是指熱參考轉速。

也就是說，我前頁PPT中，上面那個表格的轉速額定指的都是軸承的熱參考轉速，只是在不同潤滑的條件下。那么下面那個表格里是把軸承的熱參考轉速，由于長時間運行的時候，兩者溫度差不大，所以他合并成了一個熱參考轉速，其實在軸承的一些型錄里只寫的是參考轉速。我后面可能會出的書里，為了讓大家便于理解，我把它全都叫做熱參考轉速。

好，通過這個點，大家都知道了，很多型錄里寫的參考轉速或者油潤滑脂潤滑的額定轉速都是指的熱參考轉速?？墒俏覀兦懊嫣岬揭廊皇寝D速額定。那為什么超過這個轉速額定軸承不一定會壞。尤其是在加強冷卻的時候，軸承還不一定會發(fā)熱壞。如果一直努力的改善軸承的冷卻情況，一直改善潤滑狀況，把軸承一直提高轉速，那么它的溫度當然上不來，但是不是到某種程度上，到時候也會不行，也會壞了。答案一定是肯定的。

4 熱參考轉速和機械極限轉速之間的關系

-    對于不同類型的軸承

-    對于不同的工況而言是否可以超越

前面的描述，大家是不是會有一個概念，我的描述順序是，當這個軸承轉速升高，在一定工況下，軸承會發(fā)熱，那么發(fā)熱發(fā)熱，如果是按照那個標準工況20度環(huán)境溫度到70度，如果發(fā)熱溫度到70度的時候，他達到的是熱參考轉速，這個時候我轉速再升高，升高到機械崩潰的時候才接近極限轉速，是不是暗含一個含義，軸承的機械極限轉速一定高于熱參考轉速呢。答案是否定的，不同類型的軸承情況不一樣。

舉個例子，對于圓柱滾子軸承，由于相對相同內徑的軸承尺寸比較大，軸承保持架是軸承內部機械強度弱點最嚴重的地方，保持架的體積相對比較大，或俗話說就是比較結實，所以在有高的離心力的情況下，這個保持架其實他崩潰所需要的離心力會更大。

但是相應的，對于圓柱滾子軸承，我們都知道軸承是滾道和滾子之間是線接觸，線接觸承載力大，那么接觸面積大，相對發(fā)熱也比較大，而它發(fā)出的熱量散熱又比較不容易。那么由于這些特性，你會發(fā)現如果你查圓柱滾子軸承的時候，他的機械極限轉速會比軸承的熱參考轉速高，這就符合我們前面說的那個邏輯了。

但是如果有機會你看深溝球軸承，你會發(fā)現這兩個數字大小是相反的。那換言之，就是如果是深溝球軸承，在轉速很高的時候這個深溝球軸承由于是點接觸，那么接觸點發(fā)熱比較小，由于是點接觸，周遭的潤滑介質比較充裕，它的散熱比較好，所以它的發(fā)熱不是主要矛盾。但是對于深溝球軸承來講，他的保持架相對比較單薄或者薄弱，在高轉速的情況下保持架的機械強度可能會是個問題。因此，你會發(fā)現，對于深溝球軸承，它的熱參考轉速是高于機械極限轉速的。

那么這種情況下，大家會提出一個疑問啊，對于深溝球軸承而言，那么軸承的熱參考轉速高于機械極限轉速。那如果我們把它變成物理意義的話，就是這個軸承在達到環(huán)境溫度20度，穩(wěn)定溫升70多，在達到70度的時候，還沒達到70的時候，軸承就已經崩潰了，因為他的那個極限轉速更低，還沒達到這個溫度時他就已經散架了。那你是怎么測試到70度時候這個轉速的呢。這里要跟大家說一個情況，這個熱參考轉速并不是每顆軸承都要做實驗的，他是根據軸承的模型，做的熱的模型的計算值。