优化设计

通过对现有传动设计方案进行分析及优化，使设备性能得到提升，降低能耗，增加可靠性。

客户收益——可靠、降耗、增效

1）制造商设备已完成整体设计或制造阶段

配合设备制造商，利用软件分析和相关应用经验，对现有已经完成之应用设计方案进行分析，优化其选用轴承结构及轴承布置方案。满足其对设备性能提升、降低能耗，增加稳定性可靠性等方面的需要。

2）业主使用阶段，对性能提升需求

针对业主客户，对使用过程中需要性能提升的要求，为其提供优化的轴承结构及轴承布置解决方案，满足其提高性能，降低能耗，增加稳定性可靠性等方面的需要--可靠、降耗、增效

优化设计案例——自动除尘机用精密交叉滚子轴承

应用背景：

客户为国外知名品牌除尘设备制造企业，该项目为特殊行业用除尘设备，工作时，除尘机在轨道上面做直线运动，对多个需除尘部位进行自动除尘操作。需要除尘传输管路可以在一定范围内伸缩回环并定位，在直线运动过程中，保证管路接口位置的稳定性。以便可以准确对接相应的除尘接口。
轴承位于连接管路与除尘机机箱的连接部位。该设备承载较轻，轴承轴向受力最大在 300kg，管路连接件最长长度为 2m，轴承工作时候承受一定的倾覆力矩，最大为 50N.M，要求轴承定位稳定性要高，因为除尘过程还会有一定的冲击载荷，因此对轴承的抗冲击性能以及刚性均有较高的要求。
同时，客户希望轴承连接与管路及机箱通过连接法兰进行连接，这样相当于关节手臂的运动形式。客户原设计采用配对角接触球轴承，通过设置预载荷的大小，提高轴承的刚性，但是因为配对角接触球轴承安装需要轴及座孔配合，以及配置预载荷与安装后的预载荷会有一定的差异，造成产品安装后，回转扭矩会有较大差异，而且安装周边制造也较为繁琐。

因此客户希望 KIS 根据其使用工况，提供更适宜的轴承应用。

客户需求：

该产品应用于除尘机可回旋连接管路固定底座，客户要求使用过程中，管路在手持操作定位时，旋转灵活，同时整体管壁要定位稳定，并保持一定的阻尼感，避免设轴承备自动工作直线移动时，因管路端部位置变化，对连接管件准确性造成影响。客户要求的轴承旋转定位精度在 0.005mm，同时在连接管路前端的位置变量不超过 1mm。同时旋转扭矩要求在 5±0.5N.M 范围内。使用寿命要求，摆动寿命两万次以上（±90°），测试摆动频次 10 次每分钟。

客户痛点：

客户原使用配对角接触球轴承，虽然产品精度和刚度可以达到使用要求，但是因为需要轴承与轴及座孔之间进行配合，配合量的大小偏差，对轴承的预紧量有一定影响，造成管路连接件批量回转扭矩稳定性差，相互差在 1N.M 以上，需要多次调整才可以满足使用要求，而且安装过程较为繁琐，安装调试时间久，安装效率低，严重影响产品的批量生产效率。 因此客户现在迫切需要我们解决其痛点，为其提供最合适的产品应用。

方案确定：

根据与客户充分沟通，了解客户的工况要求，KIS 为客户选择精密交叉滚子型轴承，该产品滚动体为圆柱滚子型，呈 90°在内外圈滚道内间隔分布，这样既可以承受轴向、径向载荷，还可以承受一定的倾覆力矩，而且具有精度高、刚性好的特点，按照客户的需要，还可以选用内外圈具有安装孔的形式，这样可以与客户的基座与管件法兰之间直接进行联系，安装更便捷。可以采用带有预负载的负游隙设计，这样在转动时，可以提供稳定的预载扭矩，保证客户使用。该产品的轴向、径向跳动可以控制在 0.005mm 以内，完全可以满足客户的使用需要。

优化后的安装示意图参考图 1 及图 2

图1

图2

精密交叉滚子轴承结构图参考图 3 和图 4

图3

图4

利用轴承专业寿命分析软件对轴承寿命及静态安全分析结果，寿命和静态安全系数可以完全满足客户需求。（分析过程图片参考图 5~图 8）

图5轴承安装及受力示意图

图 6 内外圈滚道接触应力

图 7 滚子接触应力

图 8 轴承寿命及静态安全系数计算结果

产品交付客户使用：

产品交付客户后，客户反馈，因为轴承自带安装孔，简化周边安装结构，安装操作时间由原来四个小时压缩到两个小时以内，管件端部变量不超过 0.3mm，而且转动时扭矩稳定，在 4.8~5.2N.M 之间，完全满足客户设计要求。

客户经加强疲劳测试，摆动批次超过 5 万次以上，定位精度还能保持在设计范围以内。

目前客户时间已经超过三年，反馈良好。目前该系列产品已经批量稳定使用。