角接触球轴承预紧量的计算及选择南嚣,承蠡蠢N01ABSTRACT】Thepaperintroducesthemethodandprincipleoffixed—pressurepreloadingAccordingtothedifferenceinlengthofinnerandoutersleeve,thicknessofwasher?theconvexityoffacesofbearinginnerandouterringaswellasthestiffnessandcompressiveamountofspringatfixed—pressurepreloading,theamountofpreloadforthebearingcanbeobtainedThen,axialstiffnessofthebearingafterpreloadingmaybecalculatedItalsoshowshowtoselecttheamo~1ntofpreloading正确选择角接触球轴承的预紧方式和预紧量,可以提高支承的刚性,提高旋转精度,减小振动和噪声;在高速轻载球轴承中,可以防止钢球发生公转打滑和陀螺旋转,减小钢球自旋滑动,从而减小摩擦和发热,预紧的方法及原理1定位预紧两套同型号的角接触球轴承成对安装,通过内外套筒的长度差或垫圈厚度给轴承施加预载荷成对双联轴承,是在配对的两轴承内圈或外圈端面磨去一定的预变形量,安装之后实现预紧其定位预紧原理见图1图中轴变形景-}球轴承定位荫紧原理作者菜轴承教研室副教授——缩者注两条曲线分别为轴承I和轴承I的载荷与变形曲线;两条曲线的交点表示在预载荷F用下,两轴承的轴向变形均为当外加轴向载荷F作用于轴上后,轴将在F的方向上移动假设FI的方向使轴承I载荷增加,使轴承I载荷减小,从图1可知,此时轴的轴向变形分别为一一+1一一2相应地,此时轴承I所受的轴向载荷分别为FI一一FI+_~F3FI—FI一AFd套轴承共同承受的没有预紧时,外加载荷Fl显然只有一套轴承承受由此可以理解,在同样的轴向载荷下,有预紧时轴的轴向位移比没有预紧时要小如果增大F,当搋-一F时,从图中看到,此时轴承I完全不受力,有6o这表明,如果不预紧的线;轴在外加轴向载荷F作用下的轴向位移为2,而采用预紧时,轴在同样的Fl作用下轴向位移仅为6由此可知,在同样轴向载荷下,定位预紧使支承系统的轴向变形减小一半,使支承系统的轴向刚度提高一倍,也可使支承的径向刚度显着提高定位预紧能显着提高支承系统的刚性,但轴受热伸长时预紧量不稳定,视轴承排列方向不同而增大或减小2定压预紧两个同型号的角接触球轴承成对安装,通过弹簧实现预紧图2载荷F作用下预变形量均为也当外加轴向载荷F作用于轴上后,轴将沿F日方向移动假设Fl的方向使轴承I受力增大由于弹簧的剐度比轴承的刚度小得多,故可认为轴受后,轴承I的预载荷保持不变,即弹簧压力不变,F完全由轴承I承受因此,定压预紧对提高轴承系统的刚度不显着中可知,定压预紧仅仅是利用载荷与变形的非线性关系支承的刚度有所提高二,预紧量的计算1定位预紧计算定位预紧时预载荷的大小是由内外套筒的长度差,垫圈厚度及轴承内外圈的端面凸出量决定的1两轴承之间采用套筒或垫圈预紧时,如果已知内外套筒的长度差或垫圈厚度为,且每套轴承的内外圈之间端面凸出量都为零,根据轴承载荷与变形的关系,轴承预载荷的大小为一Fo—KZf要si6当已知需要施加的预载荷为F,且每套轴承内外圈的凸出量都为零时,内外套筒的长度差或垫圈厚度应为定位预紧后支承系统的轴向刚度用下式计算:最=23310z8sindNmm8或最一68g10F-dNmm9式中F——轴承预载荷,Nz——每套轴承中钢球数阿外套筒的长度差或垫圈厚度,mm轴承接触角,仉——钢球直径,mm钢球与内外圈之间总的载荷一变形常数,Nram设钢球与内外圈的载荷一变形常数分别为,和,则有K=[1K,-_rl]10年出承钢制造的轴承,Kj—t,e用下式《轴承》1996Noj计算;Kl=21510Nmm11式中Zp——钢球与套圈接触点的主曲率和,mm‰——钢球与套圈接触的弹性变形系数,根据接触点的主曲率差F查找点接触计算的系数表可得钢球与内圈之间有1l2y一些二钢球与外圈之间有12131415式中,,,——分别为内,外圈的沟曲率半径系数,国产角接触球轴承常规设计参数,i一0515,fd,D——分别为轴承的内径和外径,mm在上述计算公式中一再强调轴承内外圈的凸出量为零,是因为凸出量的存在影响预载荷的增大或减小因此,成对轴承的预紧应用中,严格地讲应先测量每套轴承的凸出量,视轴承排列方向不同,在预紧计算中考虑内外套筒长度差或垫圈厚度时,应加上或减去套圈的凸出量f2成对双联轴承的预紧计算设两个单列轴承的凸出量分别为也和d,双联轴承的凸出量为d一也+dz双联轴承的预紧计算仍使用前面的6～9式,只是要把式中的量换为双联轴承的d,d的单位为mm2定压预紧计算可知,已知刚度为一的弹簧安装后压缩变形量为时,轴承预载荷为FK^17同样,已知需要施加的预载荷为F,选用的弹簧刚度为时由17式也可计算应该设计的弹簧压缩量^定压预紧后支承系统的轴向刚度为飓=3+,1410DZ2sina,Nmm18三,预紧方法及预紧量大小的选择预紧方法及预紧量选择是否正确对预紧效果影响很大,下面说明一般的选择方法1要求高刚度时宜采用定位预紧;而在高速运转中,目的是防止或减小钢球的各种滑动摩擦时,宜采用定压预紧2采用定位预紧时,为防止在工作载荷作用下受力小的一套轴承发生卸载现象最小预载荷应为工作载荷为纯轴向力FF035F19工作载荷为轴向力F和径向力FFl?7Fr】t一0?5Ft…,F17Fltg+05FJ最小预载荷取其中较大者式中F——受力较大的轴承的径向载荷F?——受力较小的轴承的径向载荷3在一般的轴承应用中,可以采用轴承企业标准zQ70—86规定的预紧量在高速轻载条件下,或者要求提高旋转精度的场台,宜选择轻预紧在中速中载荷或低速重载荷下,提高支承剐度为目的时,宜选择中预紧或重预紧d如果对支承刚度有严格的要求值,可以利用8,9或18式,根据已知的刚度要求确定预紧量5在高速轻载应用中,为防止钢球发生陀螺旋转最小的预载荷应为下转第47