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轴承的预紧方式有哪些?

浏览数量: 60 作者: 本站编辑 发布时间: 2021-08-31 来源: 本站

本次报道的主要内容有:

 

1.什么是轴承的预紧?

 

2.什么是定位预紧和定压预紧?

 

3.定压预紧和定位预紧各有什么优缺点?

 

4.什么时候需要预紧?什么时候用定压预紧?什么时候用定位预紧?

 

5.预紧量是多少?怎么测定预紧量?

 

6.如何根据速度,设定动态预紧力?

 

接下来欢迎收看具体内容。

 

 

角接触球轴承的应用及力传递示意图

 

 

 

这里的内定位套,有一个作用,那就是设定轴承的初始预紧力。

 

这种设定方法叫做定位预紧。

 

其实还有一种预紧方法叫定压预紧。

  

那么,什么是轴承的预紧?什么是定位预紧和定压预紧?

 

所谓预紧,就是让轴承的滚动体和轴承的内外圈保持紧密接触,这常常是需要施加一个外力来实现。

 

以深沟球轴承为例来说明。 

 

有预紧和没有预紧的对比

 

图上a所示,如果没有预紧,轴承顶部和轴之间有游隙,当轴受到向下的力时,轴承底部的球受压产生弹性变形,导致轴的理论轴线向下移动较大的距离。

 

而如果有预紧,也就是如图b所示,因为滚动体事先受到压力(轴向施加的压力),已经产生一定的弹性变形,再施加和图a相同的径向压力时,底部的球也会产生弹性变形,但是变形的量,没有图a所示的那么大。

 

也就是说有预紧时,轴的理论轴线向下移动的距离减小。

 

这就是有预紧和没有预紧的区别:有预紧提高了刚性,当然同时也提高了传动精度。

 

而预紧的核心就在于,通过外部提前施加一个力,使得滚动体和轴承内外圈紧密接触,产生一定的弹性变形。

 

那么,对于我们上面一开始就提出的结构,我们再回过头来看一看。

其实左端的螺母,会施加一个向右的力,这个力一部分通过左边轴承的内圈作用在球体上,然后传递到外圈和外定位套上,一部分力通过轴承内圈传递到内定位套上。

 

当然,因为左端螺母的旋动会带动轴向左移动,轴右边的轴肩会施加一个力在右边轴承的内圈上,这个力也最终都传递到内定位套和外定位套上,和来自左边的力达到平衡。

 

在内定位套材料和左端螺母施加的力一定时,预压力F1的大小取决于内定位套的尺寸,因为它决定了轴承内圈可以到达的位置。

 

没错,这就是定位预紧的来历。

 

可以想象一下,比较恰当的情况是,内定位套尺寸和外定位套尺寸相同,预紧力F1,通过内定位套产生一定的形变来施加。

 

如果内定位套的尺寸变长,比较糟糕的情况是,螺母上的力无法施加到球体上,全部被内定位套吸收,不能产生预紧力。

 

如果内定位套的尺寸变短,比较糟糕的情况是,螺母上的力根本不会传递到内定位套上,全部被外定位套吸收,这个时候就相当于没有内定位套。

 

OK,到这里,我们明白了什么是预紧,以及什么是定位预紧。

 

那么什么又是定压预紧?

 

轴承定压预紧概念(SKF)

 

很简单,就是靠螺旋弹簧或者波浪弹片等结构,施加一个恒定的压力。

 

因为弹簧及弹片对微小位移不太敏感,所以它的预紧力波动很小,基本维持不变,所以叫定压预压。

 

到这里,我们发现,轴承的预紧和滚珠丝杠的预紧(甚至是导轨的预紧,比如交叉滚柱导轨的预紧),本质上是一模一样的,都是让滚动体和附着体紧密接触,产生一定的弹性变形,以提高刚度和精度。

 

好了,我们来总结一下定位预紧和定压预紧的优缺点,及实用情况。

 

定位和定压预紧对比

 

工程中,我们用得最多的是3类轴承,角接触球轴承和圆锥滚子轴承,以及深沟球轴承。

 

角接触球轴承和圆锥滚子轴承一定需要预紧。

 

而深沟球轴承可以预紧,也可以不预紧。但最好有预紧,防止振动产生噪音,我们一般用波形弹簧来预紧,因为占用的空间比较少。

 

上面所说的,都是提前设定好预紧量,有些情况下,动态的预紧量更适合实际应用。

 

比如切削主轴。

 

因为理论上,在高速时,离心力将会作用在轴承滚动体上,这时用轻预紧较好,可以减少发热延长轴承使用寿命。

 

但是,低速运行时,希望主轴有高刚性,所以又需要高预紧。

 

这就要求根据不同的速度,来决定不同的预紧力。

 

怎么实现呢?

 

我了解到,有一些结构,比如下面这两幅图。

  

使用离心力动态调节预紧量

 

核心调节结构是图中的离心装置(centrifugal device),离心装置中黄色部件会受到绿色部件的离心压力和自身的离心力,而产生弹性变形,其两只脚会收缩与张开,从而实现对靠近它的右端轴承的预压调整。

 

使用电磁铁动态调节预紧量

 

这个原理就更简单了,利用电磁铁(electromagnet)的电流控制,实现电磁铁的出力控制,从而实现预紧弹簧(Preload Spring)的压力控制。

 

 

 

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