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預(yù)緊和轉(zhuǎn)速對(duì)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(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

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(wù)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(shí)刻準(zhǔn)備迎面解決更加嚴(yán)苛的運(yùn)行工況及日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,并及時(shí)掌握及應(yīng)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(guó)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(shè)計(jì)獨(dú)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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