FAG进口精密圆柱滚子减速机轴承：类型介绍与扭矩计算公式详解​

FAG进口精密圆柱滚子减速机轴承：类型介绍与扭矩计算公式详解​

在工业传动领域，减速机作为动力传递的核心部件，其性能与可靠性直接关系到整个设备的运行效率与寿命。而轴承，作为减速机的“关节”，其选型与性能至关重要。FAG（隶属于舍弗勒集团）作为世界顶级的轴承制造商，其进口精密圆柱滚子轴承在减速机应用中备受青睐。本文将深入介绍FAG用于减速机的精密圆柱滚子轴承类型，并详细解析其启动扭矩和运转扭矩的计算逻辑。

​​一、FAG精密圆柱滚子减速机轴承类型介绍​​

减速机，特别是重载齿轮箱，其输入轴、输出轴和中间轴通常需要承受巨大的径向负荷和一定的冲击负荷。圆柱滚子轴承因其高径向承载能力、适中的转速性能以及内圈与外圈可分离的特性，成为减速机应用的理想选择。FAG为减速机提供了多种优化的圆柱滚子轴承类型。

​​1. 标准型圆柱滚子轴承（NJ、NUP、NU型）​​

​​NU型​​：内外圈均带双挡边，但无挡边。只能承受纯径向负荷，允许轴相对于轴承座在轴向两个方向上游动。常用于减速机的浮动端，以补偿因温升引起的轴热膨胀。

​​NJ型​​：外圈双挡边，内圈单挡边。可承受单向轴向负荷。通常与一个带平挡圈的轴承端盖组合使用，实现轴向定位。

​​NUP型​​：外圈双挡边，内圈单挡边并带一可分离的平挡圈。可承受双向的轴向负荷，实现轴的轴向定位，用作固定端轴承。

​​2. 高承载能力圆柱滚子轴承（E型设计）​​

FAG的E型设计轴承采用了优化轮廓的滚子和经过特殊设计的内外圈滚道，增加了滚子的有效长度和数量。相比标准系列，其径向基本额定动负荷​​C​​值可提高约20%-30%，显著提升了轴承的疲劳寿命，特别适用于空间受限但负荷极高的减速机工况。

​​3. 满装滚子轴承（不带保持架）​​

对于极低速、重载且对刚性要求极高的工况，FAG提供满装滚子设计的圆柱滚子轴承。这种设计最大限度地增加了滚子的数量，从而提供了极高的径向承载能力和刚性。但缺点是极限转速较低，且摩擦扭矩相对较大。

​​4. 带密封圈的圆柱滚子轴承​​

为了简化减速机结构，便于维护，FAG也提供带接触式或非接触式密封圈的圆柱滚子轴承。这种轴承能有效防止润滑脂泄漏和外部污染物侵入，延长润滑周期和轴承使用寿命，尤其适用于工况恶劣的环境。

​​二、 轴承扭矩（摩擦力矩）计算公式解析​​

轴承的扭矩是衡量其旋转阻力大小的关键参数，直接影响减速机的启动性能和运行效率。轴承的总扭矩​​M​​主要由两部分组成：​​与负荷无关的扭矩M₀​​ 和​​与负荷相关的扭矩M₁​​。

​​总扭矩计算公式：​​

​​M = M₀ + M₁​​

下面我们分别对这两个分量进行详细解释。

​​1. 与负荷无关的扭矩 (M₀)​​

这部分扭矩主要由轴承内部的润滑剂（润滑油或润滑脂）的粘性阻力决定。即使在空载状态下，轴承旋转也需要克服这部分阻力。

​​主要影响因素​​：润滑剂的粘度、润滑剂的填充量、轴承的转速。

​​经验公式（适用于脂润滑）​​：对于圆柱滚子轴承，一个常用的简化估算公式为：

​​M₀ ≈ 0.0005 * (ν * n)^(2/3) * dₘ³​​

​​M₀​​：与负荷无关的摩擦力矩，单位N.mm。

​​ν​​：润滑脂在工作温度下的基础油运动粘度，单位mm²/s。

​​n​​：轴承转速，单位r/min。

​​dₘ​​：轴承的平均直径，​​dₘ = (d + D)/2​​，单位mm（d为内径，D为外径）。

​​2. 与负荷相关的扭矩 (M₁)​​

这部分扭矩由作用在轴承上的实际负荷（径向负荷Fr和轴向负荷Fa）产生。

​​主要影响因素​​：负荷的大小、轴承的类型和尺寸、摩擦系数。

​​计算公式​​：

​​M₁ = f₁ * P₁ * dₘ​​

​​M₁​​：与负荷相关的摩擦力矩，单位N.mm。

​​f₁​​：一个与轴承类型和所受负荷有关的系数。对于圆柱滚子轴承，主要承受径向负荷时，可近似取 ​​f₁ = 0.0002 ~ 0.0004​​。具体数值需参考FAG产品样本或工程手册。

​​P₁​​：当量动负荷，对于纯径向负荷的圆柱滚子轴承，​​P₁ = Fr​​（径向负荷）。单位N。

​​dₘ​​：轴承的平均直径，单位mm。

​​三、 计算实例与重要说明​​

​​举例​​：估算一个FAG NJ206-E-TVP2轴承在转速n=1500r/min，径向负荷Fr=5000N，使用标准锂基润滑脂（工作温度下ν=20mm²/s）运行时的总扭矩。

​​已知参数​​：d=30mm， D=62mm， 则 ​​dₘ = (30+62)/2 = 46mm​​。

​​计算M₀​​：M₀ ≈ 0.0005 * (20 * 1500)^(2/3) * 46³ ≈ 0.0005 * (30000)^(0.666) * 97336 ≈ ​​125 N.mm​​。

​​计算M₁​​：取f₁=0.0003， P₁=Fr=5000N。 M₁ = 0.0003 * 5000 * 46 = ​​69 N.mm​​。

​​总扭矩M​​：M = M₀ + M₁ = 125 + 69 = ​​194 N.mm = 0.194 N.m​​。

​​重要说明​​：

​​启动扭矩​​：通常，轴承的启动扭矩会高于运行扭矩，这是因为润滑剂在静止时油膜尚未形成，处于边界润滑状态。启动扭矩的计算更为复杂，通常通过实验确定，一般认为是运行扭矩的1.5到2倍。上述公式主要适用于稳定运行状态。

​​精度与参考​​：以上公式为工程上的简化估算方法。对于精确的计算，尤其是关键应用，​​必须查阅FAG官方提供的产品样本、技术手册或使用其专业的计算软件（如Bearinx）​​，其中提供了更精确的、基于大量实验数据的扭矩计算模型和系数。

​​四、 总结​​

FAG进口精密圆柱滚子轴承以其卓越的径向承载能力、高刚性和可靠性，成为各类减速机的核心部件。正确选择轴承类型（如NU、NJ、E型设计等）是确保减速机性能的基础。而对轴承扭矩的准确估算，对于评估减速机启动性能、计算电机功率、优化热管理至关重要。虽然可以通过简化公式进行初步估算，但在实际工程设计中，强烈建议依赖FAG官方提供的权威技术资料进行精确计算与选型，以确保传动系统的高效、稳定与长寿命运行。

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