Чому теплове розширення має значення для підшипників?

Коли вал нагрівається під час роботи, він розширюється осьово. Якщо обидва підшипники закріплені осьово (фіксуються), розширення створює внутрішній попередній натяг, збільшуючи тертя та температуру. Правильне розташування фіксуючих/нефіксуючих підшипників дозволяє теплове розширення без пошкодження підшипників.

Що таке розташування підшипників з фіксуючим/нефіксуючим розташуванням?

У конфігурації з фіксацією/нефіксацією один підшипник закріплений аксіально (фіксуючий) для позиціонування вала, тоді як інший підшипник може вільно ковзати аксіально (нефіксуючий) для компенсації теплового розширення. Це найпоширеніша конфігурація.

Which CTE value should I enter?

Use a mean linear CTE for the exact material grade over the actual temperature interval. CTE varies with composition and temperature; generic material-family values are only rough examples.

Яке розширення є типовим?

Сталевий вал довжиною 1 метр при підвищенні температури на 50°C розширюється приблизно на 0,6 мм. Це може здатися незначним, але може створювати величезні сили, якщо обидва положення підшипника аксіально зафіксовані.

Does axial differential growth determine bearing fit or clearance?

No. Axial span growth helps size axial displacement capacity. Radial fit and bearing internal clearance require local diameters, ring/seat temperatures, material properties and the exact bearing arrangement.

Безкоштовний інженерний інструмент #054

Калькулятор теплового розширення підшипника

Розрахуйте окремі рівномірні осьові теплові подовження вала та корпусу і їхню знакову різницю. Введіть фактичні довжини, середні значення CTE та зміни температури.

δ = L × α × ΔTЗнакове нагрівання/охолодженняБез автоматичного вибору підшипника

Ефективна довжина вала L_s (мм)

Зміна температури вала ΔT_s (різниця в K або °C; зі знаком)

Середній CTE вала α_s (μm/(m·K))

Ефективна довжина корпусу L_h (мм)

Зміна температури корпусу ΔT_h (різниця в K або °C; зі знаком)

Середній CTE корпусу α_h (μm/(m·K))

Оцінка за рівномірної температури: використовуйте середній CTE для кожного фактичного температурного інтервалу. Для температурних градієнтів або обмежених конструкцій інтегруйте теплову деформацію або застосовуйте термомеханічну модель.

Результати

Осьове розширення вала δ_shaft

—

Осьове розширення корпусу δ_housing

—

Диференціальне теплове розширення

—

Формула теплового розширення

L — ефективна початкова довжина (mm)
α — середній лінійний CTE для зазначеного інтервалу (μm/(m·K), чисельно ×10⁻⁶/K)
ΔT — знакова зміна температури відносно еталонного стану (різниця в K або °C)

Введення CTE

CTE залежить від марки матеріалу та температури. Визначайте середнє значення для фактичного інтервалу за контрольованими даними про матеріал, а не вибирайте загальне позначення групи матеріалів.

Схема з фіксувальним / плаваючим підшипником

ℹ️ Фіксуюча/плаваюча опора може компенсувати осьове переміщення через відносне теплове подовження вала/корпусу, але потрібний хід і тип підшипника слід вибирати за повними навантаженнями вузла, посадками, допусками та даними виробника.