機(jī)床主軸軸承剛度是重要的性能指標(biāo)。剛度不僅與載荷和轉(zhuǎn)速有關(guān)，而且與摩擦熱和預(yù)緊方式有關(guān)。剛度計(jì)算也是主軸單元?jiǎng)恿W(xué)特性分析的基礎(chǔ)。
一、預(yù)緊方式和轉(zhuǎn)速的影響
定壓預(yù)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(yù)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(yù)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(shí)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(yù)緊下，球的離心力增大使外圈接觸載荷增加，同時(shí)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(duì)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(yù)緊下，陶瓷球軸承的剛度小于全鋼軸承，而定壓預(yù)緊下，陶瓷球軸承的剛度大于全鋼軸承。定位預(yù)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(yù)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(yù)緊載荷的影響
隨著預(yù)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(yù)緊相比，這一-影響對(duì)定壓預(yù)緊比較顯著。這是山于預(yù)緊載荷增加使內(nèi)外圈接觸角增大，同時(shí)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(yù)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(duì)軸承剛度的影響有限。這也是定位預(yù)緊下的變化小于定壓預(yù)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(yù)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(shí)可以不考慮它對(duì)剛度的影響。
3、球數(shù)的影響
定位預(yù)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(yù)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(yù)緊下，球數(shù)增加使徑向剛度隨之明顯增加，而當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時(shí)軸向和角剛度反而隨之降低，但變化很小。這是由于定壓預(yù)緊下，球數(shù)增加盡管使內(nèi)圈接觸載荷減小，但同時(shí)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(shí)應(yīng)相應(yīng)提高預(yù)緊載荷，只有當(dāng)接觸載荷相同時(shí)一，增加球數(shù)才能使軸承剛度增加。
4、球徑的影晌
定位預(yù)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(shí)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(yù)緊下離心力變化對(duì)接觸載荷的影響較小，因此球徑變化對(duì)剛度的影響很小。
定壓預(yù)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(huì)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(shì)之一。
5、初始接觸角的影晌
定位預(yù)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(shí)，相同預(yù)緊載荷下接觸載荷減小。
定壓預(yù)緊下，初始接觸角增大使徑向剛度顯著減小;低速時(shí)，軸向和角剛度增加, 高速時(shí)，基本沒有變化。這是由于定壓預(yù)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(duì)外圈接觸角基本沒有影響。同樣,初始接觸角增大，相同預(yù)緊載荷下接觸載荷減小。
因此，定位預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)緊力大小的確定是一個(gè)重要問題。軸承軸向預(yù)緊力的增大，可以改善軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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?yàn)殡娭鬏S剛度一般指的是徑向剛度，所以從軸承預(yù)緊力對(duì)軸承徑向剛度進(jìn)行研究分析。
軸承剛度趨勢(shì)隨著軸承預(yù)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(shí)際工礦中，在允許的范圍內(nèi)提高預(yù)緊力是有重大實(shí)際工程意義的。但是，隨著預(yù)緊力的增高，軸承溫度增高，軸承生熱也會(huì)增加，進(jìn)而使得主軸系統(tǒng)溫度提高，嚴(yán)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(yù)緊力是涉及主軸傳動(dòng)系統(tǒng)需要考慮的一個(gè)重要因素。
二、聯(lián)系我們
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三、相關(guān)材料
塑料軸承
