高速轻载的真空泵需要全新的解决方案

用于真空泵和压缩机的轴承解决方案

SKF推出了一款改进并扩展了Explorer系列的单列角接触球轴承。该系列产品应用于螺杆压缩机和泵设备，包括工业螺杆真空泵。该轴承有助于提高设备的比功率，并且使设备能够在更高转速和更低摩擦中运行，从而提升设备性能和效率。此外，该系列轴承可全球供货，具有成本竞争优势和服务优势。

压缩空气通常被称为“第四种动力源”。对于多数制造工厂来说，压缩机系统的可靠性和高效性能至关重要。很多工业设备中双螺杆压缩机是常见的压缩机类型。除了压缩空气，越来越多的现代生产工艺中还需要不同程度的真空环境。真空泵非常类似于空气压缩机，在许多行业都很常用，包括食品饮料和包装行业、光学、电子和半导体行业，以及化工、制药和玻璃行业。在这些行业中，真空泵被用于化学气相沉积和物理气相沉积等工业涂层工艺中。此外，真空泵甚至还被用于重力波探测等大规模的科学实验室里。

基于双螺杆技术的典型压缩机或真空泵

与双螺杆压缩机一样，螺杆真空泵利用两个互相啮合并旋转方向相反的螺杆轴，将气体吸入在螺杆之间腔体里，压缩后被输送至排气端；而在进气端，气体被抽走后，压力降至设定的真空水平。支撑螺杆转子的轴承是螺杆真空泵的关键部件：不仅要承受气体压力产生的载荷，还要保证转子径向和轴向的精确定位，这是衡量螺杆机效率的一项关键指标。

未来，压缩机和泵市场期望出现更高的转速、更紧凑的设计，以及采用轴向定位更精确，性能更稳定的反向支撑轴承。所谓的反向支撑轴承用于承受反向载荷，通过控制轴承配置的轴向游隙，从而控制两轴之间及其与机壳之间的间隙，这种轴承会受到高速和低载的双重影响。对于螺杆真空泵来说，转速、效率(通过对间隙的良好密封来实现)和发热低这三个特性都至关重要。

装有25°角接触球轴承的螺杆压缩机

设计改进

为满足上述新的需求，SKF对轴承设计进行了多项改进，并开发了全新的产品系列，以确保SKF Explorer单列角接触轴承能够满足当前和未来的性能需求。首项创新成果是一款新型保持架，其几何形状得到了显著改进，并采用了新型黄铜材料，能够减少摩擦，提高运行转速。

此外，SKF标准角接触球轴承系列增加了25°接触角的新产品。25°和40°接触角轴承均采用经改进的新型保持架。与40°接触角的轴承相比，25°较小的接触角使轴承能够在更高的转速下运行，同时作为轻载下的反向支撑轴承也有更出色的性能。此外，25°接触角轴承比40°接触角轴承具有更高的径向承载能力，在主要承受径向载荷的应用场合能够突显其优势，有助于减小设备尺寸。作为一款标准设计产品，25°接触角轴承还可确保全球供应，且交货时间短。

25°接触角轴承系列的另一个关键优势是可与其他25°和40°接触角轴承实现通用配对，这意味着它们可以装在一起组成成对配置或三联配置，而无需进行任何游隙测量。

25°接触角轴承是标准角接触球轴承系列中的新产品

25°接触角和40°接触角轴承的计算结果对比

带机加工黄铜保持架的单列角接触球轴承的极限转速对比

带机加工黄铜保持?的油脂润滑单列角接触球轴承的轴承温度对比

设计实例

一家客户在验证其新一代螺杆真空泵的设计方案时，向SKF寻求技术支持。SKF使用3D仿真软件SimPro对设计方案中的轴承系统进行了全面的分析。分析结果显示，采用40°角接触球轴承存在一些性能风险，例如设计使用寿命较短、接触角变化较大和摩擦损失较高等。另外，在极高的转速下，需要考虑作用于钢球的离心力，在这种情况下，较小的接触角具有更好的运动学特性。

使用SKF仿真工具SimPro对螺杆真空泵设备中轴承的非线性动态进行了全面的分析

与尺寸相近的螺杆压缩机相比，该客户的真空泵转速更高，而承受的轴向载荷要小一些。分析结果表明，理想的设计方案是采用双轴承配置，包括25°接触角、小游隙的新型SKF Explorer轴承。下图中的计算结果清楚表明了不同轴承在计算寿命和减少功耗方面的性能差异。

Z新改进的优势

Z新改进的SKF Explorer单列角接触球轴承系列能够为客户带来一系列好处：标?产品可以现货供应，具有更高的成本效益。在性能方面，25°角接触球轴承系列能够以更高的转速运行；在轻载条件下作为反向支撑轴承具有更出色的性能；更高的径向承载能力可以减小设备尺寸；经改进的新型机加工黄铜保持架有助于确保设备静音运行，降低摩擦损失。新系列包含了三种游隙和三种预紧等级选项，可提供极大的设计灵活性。此外，40°和25°接触角轴承能通用配对，因此物流、库存管理和设备组装都一目了然。SKF的全球业务覆盖和及时交货能力令上述优势愈加突出。

(来源：SKF Evolution）