风机用调心滚子轴承的工作原理

风机用调心滚子轴承通过其独特的结构设计，实现了自动调心、承受多方向载荷以及适应复杂工况的能力，以下是其工作原理的详细介绍：

一、结构设计

调心滚子轴承由双滚道的内圈、双列对称球面滚子、保持架和一个大球面的外圈组成。外圈具有一条共用的球面滚道，其内圈具有两条和轴承轴线倾斜一定角度的滚道。这种设计使得轴承在承受载荷时，滚子与内外圈的接触是线接触，而非点接触，从而提高了轴承的承载能力。

二、自动调心原理

调心机制：当轴受到外载荷发生弯曲或倾斜，导致轴承内圈中心线与外圈中心线发生相对转动时，调心滚子轴承的特殊结构使其能够自动调整。由于外圈滚道是球面形，且曲率中心与轴承中心一致，滚子可以在外圈滚道内进行调心，以补偿轴的挠曲和同心误差。

调心角度：调心滚子轴承一般所允许的调心角度为1°至2.5°，具体数值随轴承尺寸系列不同而异。在这个范围内，即使轴、外壳产生变形，轴承也可以相应地做出适当的调整，从而不增加轴承额外的负担，保证轴承继续正常工作。

三、载荷承受能力

径向载荷：调心滚子轴承具有高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作。其两列滚子设计使得轴承能够均匀分散径向力，提高承载稳定性。

轴向载荷：除了承受径向载荷外，调心滚子轴承还能承受任一方向的轴向载荷。由于滚子轴线与轴承轴线之间有夹角，使轴承能承载径向负荷与轴向负荷。夹角越大，轴向承载能力越强。但需要注意的是，调心滚子轴承不能承受纯轴向载荷。

倾覆力矩：在风机等应用中，主轴轴承需要承受风叶及轮毂的重量、风通过风轮作用在主轴的力等，这些力会产生倾覆力矩。调心滚子轴承的多方向承载能力使其能够很好地适应这种工况。

四、运动特性

滚子运动：在轴承运动过程中，滚子会产生离心力和陀螺力矩。由于滚子在轴承内部所受的载荷不是恒定不变的，只在轴承下半部分时受力，所以滚子的运动也随着其所在位置的不同而变化。轴承在正常工作过程中分为承载区和非承载区两个部分。承载区内的滚子运动和内圈是同步的，此时内圈滚道控制其运动；而非承载区，滚子运动会因为有阻尼的存在而稍微滞后于保持架。

保持架运动：保持架除能将滚动体均匀地分隔开以外，还能起引导滚动体旋转及改善轴承内部润滑性能等作用。在调心滚子轴承中，保持架的运动也变得极为复杂，它需要适应滚子的不连续微量撞击以及轴承内部的相对滑动。