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      高速輕載的真空泵需要全新的解決方案

      用于真空泵和壓縮機的軸承解決方案

      SKF推出了一款改進并擴展了Explorer系列的單列角接觸球軸承。該系列產品應用于螺桿壓縮機和泵設備,包括工業螺桿真空泵。該軸承有助于提高設備的比功率,并且使設備能夠在更高轉速和更低摩擦中運行,從而提升設備性能和效率。此外,該系列軸承可全球供貨,具有成本競爭優勢和服務優勢。


      壓縮空氣通常被稱為“第四種動力源”。對于多數制造工廠來說,壓縮機系統的可靠性和高效性能至關重要。很多工業設備中雙螺桿壓縮機是常見的壓縮機類型。除了壓縮空氣,越來越多的現代生產工藝中還需要不同程度的真空環境。真空泵非常類似于空氣壓縮機,在許多行業都很常用,包括食品飲料和包裝行業、光學、電子和半導體行業,以及化工、制藥和玻璃行業。在這些行業中,真空泵被用于化學氣相沉積和物理氣相沉積等工業涂層工藝中。此外,真空泵甚至還被用于重力波探測等大規模的科學實驗室里。

      基于雙螺桿技術的典型壓縮機或真空泵


      與雙螺桿壓縮機一樣,螺桿真空泵利用兩個互相嚙合并旋轉方向相反的螺桿軸,將氣體吸入在螺桿之間腔體里,壓縮后被輸送至排氣端;而在進氣端,氣體被抽走后,壓力降至設定的真空水平。支撐螺桿轉子的軸承是螺桿真空泵的關鍵部件:不僅要承受氣體壓力產生的載荷,還要保證轉子徑向和軸向的精確定位,這是衡量螺桿機效率的一項關鍵指標。


      未來,壓縮機和泵市場期望出現更高的轉速、更緊湊的設計,以及采用軸向定位更精確,性能更穩定的反向支撐軸承。所謂的反向支撐軸承用于承受反向載荷,通過控制軸承配置的軸向游隙,從而控制兩軸之間及其與機殼之間的間隙,這種軸承會受到高速和低載的雙重影響。對于螺桿真空泵來說,轉速、效率(通過對間隙的良好密封來實現)和發熱低這三個特性都至關重要。

      裝有25°角接觸球軸承的螺桿壓縮機


      設計改進

      為滿足上述新的需求,SKF對軸承設計進行了多項改進,并開發了全新的產品系列,以確保SKF Explorer單列角接觸軸承能夠滿足當前和未來的性能需求。首項創新成果是一款新型保持架,其幾何形狀得到了顯著改進,并采用了新型黃銅材料,能夠減少摩擦,提高運行轉速。


      此外,SKF標準角接觸球軸承系列增加了25o接觸角的新產品。25°和40°接觸角軸承均采用經改進的新型保持架。與40°接觸角的軸承相比,25°較小的接觸角使軸承能夠在更高的轉速下運行,同時作為輕載下的反向支撐軸承也有更出色的性能。此外,25°接觸角軸承比40°接觸角軸承具有更高的徑向承載能力,在主要承受徑向載荷的應用場合能夠突顯其優勢,有助于減小設備尺寸。作為一款標準設計產品,25°接觸角軸承還可確保全球供應,且交貨時間短。


      25°接觸角軸承系列的另一個關鍵優勢是可與其他25°和40°接觸角軸承實現通用配對,這意味著它們可以裝在一起組成成對配置或三聯配置,而無需進行任何游隙測量。

      25°接觸角軸承是標準角接觸球軸承系列中的新產品


      25°接觸角和40°接觸角軸承的計算結果對比

      帶機加工黃銅保持架的單列角接觸球軸承的極限轉速對比

      帶機加工黃銅保持架的油脂潤滑單列角接觸球軸承的軸承溫度對比



      設計實例

      一家客戶在驗證其新一代螺桿真空泵的設計方案時,向SKF尋求技術支持。SKF使用3D仿真軟件SimPro對設計方案中的軸承系統進行了全面的分析。分析結果顯示,采用40°角接觸球軸承存在一些性能風險,例如設計使用壽命較短、接觸角變化較大和摩擦損失較高等。另外,在極高的轉速下,需要考慮作用于鋼球的離心力,在這種情況下,較小的接觸角具有更好的運動學特性。

      使用SKF仿真工具SimPro對螺桿真空泵設備中軸承的非線性動態進行了全面的分析


      與尺寸相近的螺桿壓縮機相比,該客戶的真空泵轉速更高,而承受的軸向載荷要小一些。分析結果表明,理想的設計方案是采用雙軸承配置,包括25°接觸角、小游隙的新型SKF Explorer軸承。下圖中的計算結果清楚表明了不同軸承在計算壽命和減少功耗方面的性能差異。


      最新改進的優勢

      最新改進的SKF Explorer單列角接觸球軸承系列能夠為客戶帶來一系列好處:標準產品可以現貨供應,具有更高的成本效益。在性能方面,25°角接觸球軸承系列能夠以更高的轉速運行;在輕載條件下作為反向支撐軸承具有更出色的性能;更高的徑向承載能力可以減小設備尺寸;經改進的新型機加工黃銅保持架有助于確保設備靜音運行,降低摩擦損失。新系列包含了三種游隙和三種預緊等級選項,可提供極大的設計靈活性。此外,40°和25°接觸角軸承能通用配對,因此物流、庫存管理和設備組裝都一目了然。SKF的全球業務覆蓋和及時交貨能力令上述優勢愈加突出。

      (來源:SKF Evolution)



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