傳動軸承是一種機械零件，主要用于支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并確保回轉精度。傳動軸承由偏心機構、內齒圈和傳動圈組成，材質選用中碳調質鋼。在港口大型起重設備中有廣泛應用。
基本概念
分類
傳動軸承按照運動元件摩擦性質的不同，可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。滾動軸承已標準化、系列化，但與滑動軸承相比，其徑向尺寸、振動和噪聲較大，價格也較高。滾動軸承一般由外圈、內圈、滾動體和保持架四部分組成，按滾動體的形狀可分為球軸承和滾子軸承兩大類。
作用
傳動軸承的主要作用是支撐，即承軸，但實際上其作用遠不止于此。支撐的本質是能夠承擔徑向載荷，固定軸以使其僅能轉動，而不允許軸向和徑向移動。電機沒有軸承就無法工作，因為軸可能朝任意方向運動，而電機工作時要求軸只能轉動。理論上，軸承不可能實現傳動，但它確實會影響傳動。為了避免影響，高速軸的軸承必須實現良好潤滑，有些軸承自帶潤滑，稱為預潤滑軸承，而大多數軸承需要潤滑油，否則在高速運轉時，摩擦不僅會增加能耗，還會容易損壞軸承。將滑動摩擦轉化為滾動摩擦的說法并不全面，因為還有滑動軸承的存在。
結構
傳動軸承由一組異形軸承、一對內齒圈、一對傳動圈及推桿、滾柱、雙偏心套、標準滾動軸承等組成。異形軸承由外圈、中圈、內圈組成，三圈可同軸相對轉動。內齒圈與異形軸承圈、傳動圈與異形軸承的中圈均用鉚釘固聯。雙偏心套與內圈配合連接。兩端裝有滾柱的推桿置于傳動圈的徑向導槽內。傳動軸由于受力復雜，形變量很小，強度大，一般選用中碳調質鋼（45Cr）。加工工藝包括粗車、熱處理、精車、再次熱處理、粗磨、車螺紋、銑鍵槽、精磨等步驟。
工作原理
變速傳動軸承集普通滾動軸承的支承功能和實現變速傳動功能于一體。其工作原理是：當異形軸承的外圈固定時（即內齒圈固定），轉動雙偏心套1，則標準軸承使推桿在中圈的徑向導槽內往復滾動，包容在推桿端部的滾柱。由于推桿的往復滑動，與內齒圈的齒廓曲面接觸而作滾動運動。同時，又受到齒圈接觸面的約束，而使推桿在導槽內作往復滑動的同時帶動傳動圈（即中圈）作減速轉動，即實現了定傳動比的減速運動。若內齒圈的齒數為z，則傳動比i=z+1。傳動圈（中圈）上的通孔是用于安裝輸出動力的裝置。目前有6種安裝變速軸承的方式，因而得到6種不同的傳動比。
特點
受力特點
變速傳動軸承在承載時，其傳動桿、滾柱、內齒圈等受到的均為壓力，而不是剪切力。因此，變速傳動軸承承載能力大，使用壽命長。
潤滑特點
變速傳動軸承的傳動件滾柱與內齒圈在嚙合過程中，其接觸是由齒腹部向齒尖移動，且嚙合過程是滑動和滾動兩種運動的組合同時發(fā)生，這樣有利于獲得和保持潤滑油膜。這不僅可減少機械運動的磨損，提高效率，也有利于延長機械使用壽命。另外，在承載過程中，除重量很輕的雙偏心套和標準軸承作高速轉動外，傳動圈作低速轉動，傳動推桿的往復運動速度也很低（0.25m/min以下），所以，采用油浴潤滑即可。
承載特點
在承載時，變速轉動軸承的滾柱與內齒圈瞬時接觸數達7~8個，載荷分布在這些工作面上，雖然分布不均勻，但因參加承載的傳動件多，故每個傳動件載荷較小，所以，變速傳動軸承與其它傳動方式相比較，具有較強的承載能力和過載能力。
磨損特點
變速傳動軸承在滿載試驗運行2000小時后，齒圈磨損0.02mm，傳動桿磨損0.01--0.02mm，滾柱磨損0.03~0.05mm,且出現棱圓；溫度升高3~4℃，使用正常。試驗結果表明，其易損件為滾柱（滾柱是標準滾柱軸承的滾柱，購買方便，價格便宜）。另外，內齒圈的允許磨損值達0.26mm，不影響性能，所以內齒圈的使用壽命較長。綜上所述，變速傳動軸承具有維修方便，使用壽命長等特點。
應用特點
變速傳動軸承象普通軸承那樣可直接裝入機械產品中，省略了體積大且笨重的減速機，機械產品整機結構簡單化，體積和重量都大幅度減少。目前，變速傳動軸承的外徑有8種規(guī)格，且功率相同，不同傳動比變速軸承的裝配尺寸完全相同，這樣機械產品只更換不同傳動比的變速傳動軸承，就可以改變性能參數，使機械產品的專用性與性能的可調性獲得統一。而且，用變速傳動軸承裝成的推桿減速機其外部安裝尺寸與擺線針輪減速器的外部安裝尺寸相同。
性能特點
1. 傳動效率高，在90%以上；
2. 傳動比大，單級傳動比系列i=6~70,可以兩級或多級串聯使用，最大傳動比不受限制；
3. 傳動功率范圍廣，傳動功率系列N=0.1~110kWV；
4. 傳動平穩(wěn)，噪音小，使用壽命長，抗過載能力強；
5. 結構緊湊、體積小、重量輕、輸入和輸出軸在同一軸線上，與各類機械配套適應性強。
傳動比分析
變速傳動軸承由兩個推桿傳動機構和一個異型軸承組成，影響其傳動比的是其中的傳動機構。傳動機構主要有三大部件：內齒圈，傳動圈，偏心輪。偏心輪的齒數為Z3，因為偏心輪是單激波器，故Z3= 1。內齒圈的齒數為Z1，傳動圈上的活齒數為Z2。通過改變Z1與Z2的齒數，可獲得不同的輸出轉向和傳動比。根據運動學中的相對運動不變性原理，采用“反轉法”來分析當改變Z1與Z2的齒數時，傳動機構的傳動比和輸出軸的轉向。設內齒圈的角速度為ω1，傳動圈的角速度為ω2，偏心輪的角速度為ω3。假想給整個活齒傳動施加一個與偏心輪大小相等、方向相反的附加角速度-ω3，則內齒圈相對于偏心輪的角速度為ω1-ω3，傳動圈相對于偏心輪的角速度為ω2-ω3，二者之比為：(ω2-ω3)/(ω2-ω3)。
應用
傳動軸承在港口大型起重設備中應用最為廣泛。例如，振華重工港機公司生產的岸邊集裝箱起重機的滑輪多數都采用422XX系列的圓柱滾子軸承。貨物的起吊都是通過鋼絲繩受力進行動作的。鋼絲繩必須通過滑輪進行力的變向與分配，而軸承正是承載滑輪運行的主要部件。起升機構的滑輪軸承主要是承受徑向、重負荷，用于高轉速。422XX系列的軸承為內圈單擋邊圓柱滾子軸承，其擋邊結合滾子的特殊設計和表面處理，能產生良好的潤滑效果和減少摩擦，其中一個帶擋邊的套圈是與滾子和保持架組件連在一起的，可與另一個套圈分離，可以在一個方向作軸向定位，因此也便于安裝和拆卸。此類軸承可以允許因熱膨脹造成軸與軸承座之間有一定的軸向位移。由于軸向位移是在軸承內發(fā)生，而不是產生在內圈與軸或外圈與軸承座之間，因此當軸承在轉動時，摩擦并無明顯增加，可有效降低軸承的運行溫度，適合像起升機構類似的高速動作。值得注意的是，在一些較早生產的港口起重設備的配置中，其滑輪并無端蓋的設置，這就使污染物、濕氣等極易進入軸承內部，影響軸承的使用壽命。所有遇到這種情況時，可以選擇帶有密封圈或防塵蓋的軸承。港口大型起重設備的小車機構是非常重要的一個運行機構，其相關軸承的應用也十分關鍵。用于小車機構的軸承主要是布置在小車的車輪裝配中。例如，振華重工港機公司生產的龍門式起重機小車車輪裝配一般都采用223XX系列的調心滾子軸承。由于此類調心滾子軸承是內圈有雙列滾道，外圈滾道設計為球面滾道，滾子為鼓形的軸承，外圈滾道面中心與軸承中心一致，因此具有自動調心性能，且能承受軸與軸承座之間的角度誤差。即使由于在軸與軸承座之間有安裝誤差或軸有撓曲，使內外圈產生傾斜的場合下亦能正常使用。
保養(yǎng)
軸承損壞的原因很多：超出原先預計的負載、非有效的密封、過緊的配合所導致的過小軸承間隙等。大體來說，有三分之一的軸承損壞源于疲勞損壞，三分之一是由于潤滑不良，三分之一是由于污染物進入軸承或安裝處理不當。疲勞是負載表面下剪應力周期性出現所形成的結果。經過一段時間后，這些剪應力便引發(fā)微小的裂紋，然后漸漸地延伸至表面。當滾動件經過這些裂紋后，便有裂塊脫落，形成所謂的剝皮現象。隨著應力的增加及裂塊的增多，導致剝皮面積的蔓延。這種破壞形式的過程通常會持續(xù)很長一段時間，其明顯可見的階段是在噪音及振動增加的時候。因此，在軸承完全破壞前，它提供使用者足夠的時間發(fā)現它并進行更換。對于港口大型起重設備，如岸邊集裝箱起重機、龍門式起重機，其主起升機構、小車機構的軸承更換周期一般為25000h，門座式起重機大車機構、變幅機構的軸承更換周期一般在6300~10000h。其具體更換時間取決于軸承實際的使用情況與保養(yǎng)狀態(tài)。軸心的歪斜會導致機器各部位出現故障，特別對于港口大型起重設備，其各機構的基本原理都是由電動機輸入給減速箱增大扭矩再輸出給各傳動件。所以在運行機構各部件的排裝中，中心線的調整尤為重要，正確的對心工作是預防保養(yǎng)工作中非常重要的一環(huán)。基本的不對心型式有兩種，一種為平行式，一種為角度式。然而實際的情況通常是這兩種型式的組合。歪斜的軸心會產生一彎矩。此彎矩會在驅動單元與被驅動單元內的軸承產生反作用力。由于不對心所增加的約20%負荷將降低軸承壽命的50%。另外一種后果即是油封的磨耗，隨而導致污染物進入軸承或漏油，帶來軸承的損壞危機。因此，正確的對心工作可改善軸承與油封的使用壽命。對于高能耗的港口大型起重設備而言，可減少振動、噪音及能源的消耗。中心線的調整常運用千分表等工具。對于港口大型起重設備的電機、減速箱等傳動件的排裝，一般將端面跳動量控制在0.1mm以內，徑向跳動量控制在0.05mm以內。
參考資料 >