深溝球軸承(DGBB)在運行中因摩擦或外部熱源導致發(fā)熱，必然會引起鋼球和內(nèi)外圈的熱膨脹。由于鋼球的熱膨脹量通常大于滾道(受限于幾何約束和散熱)，這種膨脹會造成軸承的內(nèi)部游隙急劇減小或完全消失。游隙的減小是引發(fā)軸承性能惡化的關(guān)鍵點，它導致接觸應力增大、摩擦力矩進一步升高，最終形成惡性循環(huán)，加速軸承的磨損和失效，甚至引起抱軸卡死。
一、熱膨脹的物理原理與游隙變化
? 熱膨脹的必然性：
鋼球和軸承圈(內(nèi)外圈)的主要材料是軸承鋼，具有明確的熱膨脹系數(shù)。當軸承因內(nèi)部摩擦(滾動體與滾道、密封件)或外部熱源(電機、高溫環(huán)境)而升溫時，所有金屬部件的尺寸都將按比例增大，即發(fā)生熱膨脹。鋼球作為三維實體，其體積和直徑的膨脹是物理上必然的結(jié)果。
? 游隙減小的關(guān)鍵影響：
在DGBB中，鋼球直徑的膨脹會使鋼球與內(nèi)圈、外圈滾道之間的內(nèi)部徑向游隙急劇減小。在某些極端情況下，特別是內(nèi)圈通過緊密配合固定在軸上時，內(nèi)圈受熱膨脹量可能更大，導致游隙完全消除甚至產(chǎn)生預緊力。游隙的減小直接改變了軸承的受力狀態(tài)和接觸幾何。
? 惡性循環(huán)的形成：
游隙減小或產(chǎn)生預緊力 → 接觸應力增大 → 摩擦力矩升高 → 進一步發(fā)熱 → 鋼球和軸承圈膨脹加劇。這是一個自我加速的惡性循環(huán)，會迅速將軸承推向失效。
二、膨脹導致的應力集中與性能劣化
? 接觸應力的幾何放大：
當內(nèi)部游隙減小時，鋼球與滾道之間的接觸區(qū)域會承受更高的應力。這種應力集中會加速滾道和鋼球表面的滾動接觸疲勞。即使在正常載荷下，由于熱膨脹導致的應力增加，也會使軸承的疲勞壽命大幅縮短。
? 摩擦力矩與溫升失控：
游隙的消失使鋼球在滾道中的滾動摩擦部分轉(zhuǎn)化為滑動摩擦，且壓力巨大，導致軸承的摩擦力矩遠超設計值。高摩擦力產(chǎn)生大量熱能，使得溫升進一步失控，加劇了第一段所述的惡性循環(huán)。最終，潤滑脂在這種高溫高壓下迅速變質(zhì)失效，軸承可能因金屬與金屬的接觸摩擦而卡死或抱軸。
? 振動和噪音增加：
內(nèi)部游隙的改變破壞了鋼球在滾道中的精確幾何定位。軸承在運行時會產(chǎn)生不規(guī)則的振動和高頻噪音，嚴重影響設備的運行精度和工作環(huán)境。
三、專業(yè)應對與設計考量
? 選擇正確的游隙等級：
為了應對工作溫度下的熱膨脹，專業(yè)的軸承選型通常需要選擇比常規(guī)游隙(如 CN組)更大的游隙等級(如 C3 或 C4 組)。預留更大的初始游隙，以確保在軸承達到穩(wěn)定工作溫度后，其最終工作游隙仍處于安全范圍內(nèi)。
? 潤滑與散熱管理：
必須使用耐高溫、熱穩(wěn)定性好的潤滑劑。同時，通過外部冷卻、油循環(huán)系統(tǒng)或優(yōu)化軸承座散熱設計，將工作溫度控制在安全范圍內(nèi)，從源頭上抑制鋼球和軸承圈的過度膨脹。
總結(jié)：
深溝球軸承發(fā)熱確實會導致鋼球和軸承圈膨脹，但這僅僅是開始。真正的危害在于膨脹造成的內(nèi)部游隙急劇減小。游隙的減小是導致應力集中、溫升失控和早期疲勞失效的根本原因。專業(yè)的工程設計必須通過預留更大的初始游隙和嚴格的溫控來消除這種負面影響。本文內(nèi)容是上隆自動化零件商城對“深溝球軸承”產(chǎn)品知識基礎介紹的整理介紹，希望幫助各行業(yè)用戶加深對產(chǎn)品的了解，更好地選擇符合企業(yè)需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，解決產(chǎn)品選型中遇到的困擾，如有其他的疑問也可免費咨詢上隆自動化零件商城。
