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滚动轴承的预紧

2020-06-04
  滚动轴承在使用中,一般都使其在运转状态下带有适当的内部游隙,但根据用途的不同,有时也在安装时预先对轴承施加轴向负荷,使其带有负的内部游隙。这种做法称做预紧,大多适用于角接触球轴承或圆锥滚子轴承。
  1.预紧的目的
  ●提高轴向及径向定位精度,同时减小轴的跳动,提高旋转精度;
  ●提高轴承刚性及提高齿轮啮合精度;
  ●抑制滚动体旋转滑动、公转滑动和自转滑动,减少擦伤;
  ●防止振动及共振引起的轴承异音;
  ●保证滚动体与套圈相对位置的正确。
  2.预紧的方法
  施加预紧的方法有定位预紧和定压预紧两种,其代表性例子如表1所示。
表1 预紧的方法
  定位预紧与定压预紧的比较:
  ●预紧力相同时,定位预紧轴承的轴向位移较小,易于获得高刚性;
  ●定压预紧可利用弹簧吸收负荷的变化及运转时轴与外壳的温差引起的轴伸缩等,因此预紧力变化小,可获得稳定的预紧力;
  ●定位预紧可施加大的预紧力。
  因此,在需要获得高刚性时宜采用定位预紧。而对需要高速旋转、防止轴向振动以及用于卧轴的推力轴承,则宜采用定压预紧。
  3.预紧与刚性
  对于角接触球轴承及圆锥滚子轴承,在施加预紧予以提高刚性时,大多数使用背对背组配轴承。背对背组配轴承的作用点间距大,轴系刚性强。背对背组配轴承的预紧力(定位预紧)与刚性(轴向位移)的关系如图1所示。
图1 定位预紧的预紧曲线图
  在图1中,施加预紧力P(将内圈轴向锁紧)时,轴承A与轴承B分别产生轴向位移δao,从而内圈之间的间隙2δao变为0。与图1相同,对组配轴承施加定压预紧时的预紧力与刚性的如图2所示。
  由于弹簧的刚性可以忽略不计,因此,这时组配轴承的刚性与施加预紧力P的单个轴承刚性几乎相等。
图2 定压预紧的预紧曲线图
  4.预紧力
  预紧力的大小必须根据预紧目的的不同,在对轴承寿命、温升、摩擦扭矩等无不利影响的范围内确定。另外确定预紧力时还要充分考虑磨合后预紧力的减小、轴及外壳的精度、安装情况及润滑条件等因素。
  4.1组配角接触球轴承的预紧力
  用于机床主轴等的5级以上精度的组配角接触球轴承的标准预紧力如表2所示。选择预紧力一般磨床主轴可选用轻预紧或中预紧,车床、铣床主轴等可选用中预紧或重预紧。
表2 高精度组配角接触球轴承的标准预紧力(S:微预紧;L:轻预紧;M:中预紧;H:重预紧)单位:N
  4.2推力球轴承的预紧力
  推力球轴承高速旋转时,受离心力和陀螺力矩的作用,球与滚道面之间会产生滑动,造成滚道面及滚动面擦伤。
  为防止产生这类滑动,需采用无游隙安装并施加预紧(轴向负荷)的方法,预紧力应大于由(1)式计算的所需最小轴向负荷。当外部轴向负荷小于0.0013Coa时,只要润滑条件好,轴承不会受影响不必担心轴承损伤。
  4.3推力调心滚子轴承的预紧力
  推力调心滚子轴承旋转时滚子与滚道面之间也会产生滑动,造成卡伤或擦伤。
  为防止产生这类滑动,需采用无游隙安装并施加预紧(轴向负荷)的方法,预紧力应大于所需最小轴向负荷。所需最小轴向负荷由(2)、(3)式计算,取其中的较大值。
  ●推力球中粗(接触角90°)
(1)
  ●推力调心滚子轴承(取以下两式计算的较大值)
(2)
(3)
  式中:
  Famin:所需最小轴向负荷,N;
  n:转速。min-1
  Coa:轴向基本额定静负荷,N;
  Fr:径向负荷,N
  注:图、表及公式来源于koyo滚动轴承技术手册。
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2019.12.04
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