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預緊和轉(zhuǎn)速對軸承剛度有什么影響呢?
發(fā)布日期:2023/12/11 15:53:05?      瀏覽次數(shù):      

機床主軸軸承剛度是重要的性能指標。剛度不僅與載荷和轉(zhuǎn)速有關(guān),而且與摩擦熱和預緊方式有關(guān)。剛度計算也是主軸單元動力學特性分析的基礎。

一、預緊方式和轉(zhuǎn)速的影響

定壓預緊下,隨轉(zhuǎn)速的提高軸承徑向剛度略有增加,而軸向和角剛度迅速降低。定位預緊下,軸承徑向,軸向和角剛度均隨轉(zhuǎn)速的提高而迅速增加,但軸向和角剛度的增加比較平緩。陶瓷球軸承的剛度變化規(guī)律與全鋼軸承相似,但變化較為平緩。定位預緊下,內(nèi)圈和球的離心力,以及摩擦熱的作用使內(nèi)外圈的接觸載荷增加,同時外圈接觸角減小,內(nèi)圈接觸角增大,從而使接觸剛度增加,但外圈接觸角的減小使軸向和角剛度的增加變緩。

定壓預緊下,球的離心力增大使外圈接觸載荷增加,同時接觸角減小。由于內(nèi)外圈允許軸向位移,而內(nèi)圈接觸載荷基本不變,但接觸角增大。熱位移和離心位移對內(nèi)外圈接觸載荷和接觸角幾乎沒有影響。盡管外圈法向接觸剛度增加,但內(nèi)圈法向接觸剛度基本不變,串聯(lián)作用的結(jié)果使徑向剛度有所增加,但不大,而外圈接觸角的減小使軸向和角剛度顯著減小。定位預緊下,陶瓷球軸承的剛度小于全鋼軸承,而定壓預緊下,陶瓷球軸承的剛度大于全鋼軸承。定位預緊下,全鋼軸承的接觸載荷比陶瓷球軸承高一倍以上,盡管陶瓷球彈性模量高,全鋼軸承剛度大于陶瓷球軸承。而定壓預緊下,內(nèi)圈接觸載荷變化不大,陶瓷球彈性模量高使陶瓷球軸承剛度大于全鋼軸承。

1、預緊載荷的影響

隨著預緊載荷的增加,軸承的徑向、軸向和角剛度隨之略有增加,但影響很小。與定位預緊相比,這一-影響對定壓預緊比較顯著。這是山于預緊載荷增加使內(nèi)外圈接觸角增大,同時也使接觸載荷增加,從而使徑向、軸向和角剛度都有所增大。但是,預緊載荷引起的接觸載荷和接觸角變化,與轉(zhuǎn)速和零件位移引起的變化相比較小,因此,對軸承剛度的影響有限。這也是定位預緊下的變化小于定壓預緊的原因。

2、溝道曲率半徑的影響

隨著內(nèi)外圈溝道曲率半徑的增大,徑向、軸向和角剛度隨之減小,但是這一影響很小,只有定位預緊下剛度的變化稍為明顯一些,這是由于溝道曲率半徑增大使接觸變形量增大。因此,一般選擇溝道曲率半徑時可以不考慮它對剛度的影響。

3、球數(shù)的影響

定位預緊下,球數(shù)增加使徑向、軸向和角剛度略有增加。球數(shù)增加使剛度增加,但同樣預緊載荷下,球數(shù)增多將使接觸載荷減小,它們共同作用的結(jié)果雖然能使軸承的剛度增加,但較少。

定壓預緊下,球數(shù)增加使徑向剛度隨之明顯增加,而當轉(zhuǎn)速增加到一定值時軸向和角剛度反而隨之降低,但變化很小。這是由于定壓預緊下,球數(shù)增加盡管使內(nèi)圈接觸載荷減小,但同時使內(nèi)圈接觸角減小,它們的共同作用使軸承徑向剛度明顯增加,而軸向和角剛度略有減小。

因此,球數(shù)增加時應相應提高預緊載荷,只有當接觸載荷相同時一,增加球數(shù)才能使軸承剛度增加。

4、球徑的影晌

定位預緊下,球徑增大,徑向、軸向和角剛度隨之略有增加。球徑增大使球的離心力增大,外圈接觸角減小,內(nèi)圈接觸角增加,但同時使內(nèi)外圈接觸載荷增大,它們聯(lián)合作用的結(jié)果使軸承剛度增大。由一于定位預緊下離心力變化對接觸載荷的影響較小,因此球徑變化對剛度的影響很小。

定壓預緊下,球徑增大徑向剛度隨之增加,而軸向和角剛度反而降低,但影響較小。這是由于球徑增大使球的離心力增大,內(nèi)外圈接觸角減小,外圈接觸載荷增加,而內(nèi)圈接觸載荷基本不變,因此徑向剛度增加,而軸向和角剛度略有降低。因此,減小球徑不僅改善速度性能,而且不會降低剛度性能。這也從理論卜證明了減小徑球是目前主軸軸承的發(fā)展趨勢之一。

5、初始接觸角的影晌

定位預緊下,初始接觸角增大使徑向剛度顯著減小,軸向和角剛度明顯增加。這是由于初始接觸角增大,接觸剛度的徑向分量降低,軸向分量增加,同時,相同預緊載荷下接觸載荷減小。

定壓預緊下,初始接觸角增大使徑向剛度顯著減小;低速時,軸向和角剛度增加, 高速時,基本沒有變化。這是由于定壓預緊下,內(nèi)外圈允許軸向位移,為了保持力的平衡,外圈接觸角幾乎接近于0,初始接觸角大小對外圈接觸角基本沒有影響。同樣,初始接觸角增大,相同預緊載荷下接觸載荷減小。

因此,定位預緊下增大軸承初始接觸角可以提高軸向和角剛度,而定壓預緊下增大初始接觸角不僅不能提高軸向和角剛度,反而降低徑向剛度。

二、軸承剛度與預緊力的關(guān)系

采用角接觸陶瓷球軸承的高速電主軸單元,其軸承軸向預緊力大小的確定是一個重要問題。軸承軸向預緊力的增大,可以改善軸承在高速運轉(zhuǎn)時由離心力與陀螺力矩引起的不良影響降低旋滾比,又可以提高主軸的剛度。因為電主軸剛度一般指的是徑向剛度,所以從軸承預緊力對軸承徑向剛度進行研究分析。

軸承剛度趨勢隨著軸承預緊力的增加,軸承徑向剛度變大,使得主軸系統(tǒng)的加工精度和工作效率有明顯提高,改善了主軸的工作性能。因此,在實際工礦中,在允許的范圍內(nèi)提高預緊力是有重大實際工程意義的。但是,隨著預緊力的增高,軸承溫度增高,軸承生熱也會增加,進而使得主軸系統(tǒng)溫度提高,嚴重影響軸承的工作壽命和主軸的工作性能。因此,在溫升允許的條件下,盡量的提高預緊力是涉及主軸傳動系統(tǒng)需要考慮的一個重要因素。

二、聯(lián)系我們

讓云科技-作為湖南地區(qū)知名品牌的工程軸承技術(shù)服務商及產(chǎn)品生產(chǎn)廠商,現(xiàn)已擁有兩大自主品牌:讓融(RANUR)、讓云(RANUY )系列工程軸承,我們所做的一切只為時刻準備迎面解決更加嚴苛的運行工況及日益增長的市場需求,并及時掌握及應用如何提高產(chǎn)業(yè)可靠性及優(yōu)化資產(chǎn)生命周期。

讓融(RANUR)系列工程軸承是中國軸承高品質(zhì)的保證,讓融(RANUR)系列軸承擁有高精密的公差、設計獨特的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)、高品質(zhì)的工程軸承專用材料。

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三、相關(guān)材料

不銹鋼軸承 塑料軸承
絕緣軸承 陶瓷軸承

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