最近有工程師提問微電機(jī)軸承選型的困惑：進(jìn)行軸承壽命校核計(jì)算，結(jié)果都超過一百萬小時(shí)。這樣的話軸承的選型壽命校核計(jì)算就沒有意義了。而且對(duì)于微電機(jī)或者說分馬力電機(jī)，軸承的選型應(yīng)該有哪些注意事項(xiàng)呢？
普通中小型電機(jī)的選型原則在這類小電機(jī)中變得“似乎有點(diǎn)問題”。如果對(duì)電機(jī)軸承應(yīng)用技術(shù)有足夠的認(rèn)識(shí)的話，這些問題本質(zhì)上是一致的。
鑒于工程師們普遍存在的這樣的疑惑，我們梳理一下微電機(jī)軸承選型要點(diǎn)(本文僅針對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行介紹)。
1、微電機(jī)軸承選擇總體原則
微電機(jī)軸承選擇的基本原則與普通電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一樣的，只不過由于電機(jī)非常小，軸承的負(fù)荷也非常小，切工作環(huán)境狀態(tài)與普通工業(yè)電機(jī)有較大的差異，因此會(huì)看起來不同。
總體上，微電機(jī)軸承選型依然需要滿足如下一些基本原則：
①軸承尺寸滿足設(shè)備選擇的基本要求
②軸承運(yùn)行壽命達(dá)到預(yù)期
③滿足設(shè)備的噪聲要求。
下面我們針對(duì)微電機(jī)與普通工業(yè)電機(jī)的不同，在這幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。
2、軸承尺寸需要滿足設(shè)備選擇的要求
微電機(jī)一般用在家用電器、機(jī)器人等領(lǐng)域，有時(shí)候是普通三相電機(jī)、單相電機(jī)或者是伺服電機(jī)。由于設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)候有一定的尺寸要求，因此軸承外形尺寸往往受限。同時(shí)，由于軸承尺寸與設(shè)備尺寸的設(shè)計(jì)所限，有時(shí)候在考慮軸承尺寸的時(shí)候也要考慮系統(tǒng)的剛度等。
比如常見的一個(gè)問題，由于尺寸非常有限，而軸承體積很小，貌似受力不大，有時(shí)候就會(huì)選用非常薄壁的軸承室進(jìn)行支撐。在選擇軸承支撐的時(shí)候，除了考慮強(qiáng)度以外，支撐的撓性變形也需要考慮進(jìn)去，避免影響的使用。(在微電機(jī)中，很多時(shí)候這些問題最后都是從軸承噪聲上表現(xiàn)出來的。)
3、滿足軸承壽命預(yù)期
在一般的工業(yè)電機(jī)中，壽命計(jì)算，往往是以疲勞作為判斷的依據(jù)。因此，壽命計(jì)算都是在校核軸承的基本額定疲勞壽命。
但是在微電機(jī)領(lǐng)域，電機(jī)軸受力都很小，軸承受力也很小；因此，軸承的運(yùn)行壽命幾乎很難出現(xiàn)達(dá)不到理論計(jì)算壽命的情況。那也不是說軸承就能無限的運(yùn)行下去，如果足夠了解軸承的應(yīng)用技術(shù)，就會(huì)了解，軸承的壽命校核，除了軸承的基本額定疲勞壽命，還要考慮其他因素。
首先，軸承的最小負(fù)荷。對(duì)于滾動(dòng)軸承而言，軸承正常運(yùn)行所需要的最小負(fù)荷如果不能滿足，軸承會(huì)因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦太多而提早失效。因此，校核軸承的最小負(fù)荷是非常必要的。
第二，軸承的潤滑壽命。上面說過，在微電機(jī)中，軸承基本不會(huì)運(yùn)行到疲勞失效，但是很容易由于潤滑不當(dāng)出現(xiàn)磨損，而導(dǎo)致失效。因此，考慮軸承的潤滑，包括潤滑的選擇和潤滑壽命的計(jì)算，也是非常必要的。
延伸閱讀：需要指出的是，有時(shí)候潤滑失效會(huì)以軸承噪聲的形式表現(xiàn)出來。但是由于導(dǎo)致噪聲的原因很多，在實(shí)際工況中，很難將噪聲與潤滑意義匹配。
注意：在對(duì)微電機(jī)進(jìn)行軸承潤滑校核時(shí)，不能使用工業(yè)電機(jī)常用的70℃作為基準(zhǔn)溫度。家用電器、機(jī)器人等應(yīng)用中，應(yīng)該使用實(shí)際環(huán)境溫度。
第三，軸承的保持架以及密封件。小軸承有時(shí)候會(huì)使用尼龍保持架，但是尼龍保持架有一定的使用溫度限制，超過這個(gè)溫度范圍保持架壽命會(huì)縮短。除了保持架以外，如果使用具有橡膠密封的軸承，密封件的溫度范圍要求也十分重要，需要納入考慮。
3、滿足設(shè)備噪聲要求
微電機(jī)經(jīng)常被用于家用設(shè)備、小風(fēng)機(jī)、小型電器設(shè)備、以及機(jī)器人等領(lǐng)域，這些設(shè)備多數(shù)使用在生活環(huán)境里，由于對(duì)環(huán)境噪聲有特別高的要求，因此生產(chǎn)商對(duì)電機(jī)軸承的噪聲也格外關(guān)注。
影響微電機(jī)軸承噪聲的因素很多。一般來說，在微電機(jī)中軸承卡死、燒毀的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于噪聲出現(xiàn)異常。尤其在產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)的時(shí)候，多數(shù)都是因?yàn)樵肼暢瑯?biāo)導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。
也就是說，軸承的很多問題都已經(jīng)由噪聲的形式表現(xiàn)出來，而這些問題很多，因此排查起來也具有相當(dāng)?shù)碾y度。不過也并非無跡可尋，除了安裝工藝等的影響，在設(shè)計(jì)選型上如果關(guān)注以下幾點(diǎn)，則可以大大的減少不當(dāng)噪聲的發(fā)生：
①軸承相關(guān)支持部件的尺寸、精度。包括軸、軸承室公差配合選擇，形狀位置公差。
②軸承的潤滑選擇。對(duì)于家用電器類軸承潤滑選擇的基準(zhǔn)溫度選擇實(shí)際運(yùn)行的溫度。避免由潤滑黏度引起的額外軸承噪聲。
③軸承相關(guān)零部件的聲學(xué)特性。包括軸承室、機(jī)殼的剛度和強(qiáng)度特性，以及考慮這些參數(shù)是否對(duì)聲音的放大和傳播起作用。舉個(gè)例子，我們?cè)?jīng)遇到將電機(jī)定子設(shè)計(jì)為鐘形，一端與軸承室、軸承和軸相連，另一端為敞開開口。這種結(jié)構(gòu)的定子機(jī)殼如果很薄，那就變成了一個(gè)聲音放大器，造成了噪聲的傳播。
除了上述提到的三個(gè)設(shè)計(jì)因素，還有很多其他角度需要關(guān)注，以減少軸承噪聲，或者是軸承表現(xiàn)出來的噪聲。例如：軸承潔凈度、軸承的加工精度，以及軸承最小負(fù)荷是否滿足、軸承安裝工藝是否恰當(dāng)、軸承儲(chǔ)運(yùn)是否得當(dāng)?shù)鹊取?/span>
總而言之，本質(zhì)上，微電機(jī)軸承選型與普通工業(yè)電機(jī)軸承選型并無差異，只是關(guān)注點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)不同。我們不能簡單的把在普通工業(yè)電機(jī)軸承選型上的原則直接拿來引用。本文受篇幅所限，不可能詳盡展開，歡迎提出你關(guān)注的問題，我們可以具體問題具體分析。
