李華偉，頓麗華，龐 偉

電梯用組配圓錐滾子軸承預(yù)緊力的調(diào)整方案

李華偉，頓麗華，龐 偉

（瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，遼寧 瓦房店 116300）

軸承預(yù)緊在機(jī)械行業(yè)中非常重要，預(yù)緊的目的是使兩套軸承受力均勻，不卸載，并保證主機(jī)的剛性及旋轉(zhuǎn)精度。用戶經(jīng)常需要軸承廠家提供預(yù)緊方案。為滿足用戶需求，對某電梯用戶使用的雙列圓錐滾子軸承的預(yù)緊問題進(jìn)行了討論，并給出了預(yù)緊方案。

組配圓錐滾子軸承；預(yù)緊； 軸向定位；載荷

1 前言

在機(jī)械行業(yè)中經(jīng)常遇到軸承預(yù)緊問題，如機(jī)床行業(yè)、電梯行業(yè)等，預(yù)緊力的大小與軸承的承載、剛度、發(fā)熱溫升有很大關(guān)系?？蛻敉枰S承廠家提供預(yù)緊方案，本文對預(yù)緊方案進(jìn)行了討論，供同行們借鑒。

2 預(yù)緊依據(jù)

2.1工況

預(yù)緊力的形式與大小與工況有著非常大的關(guān)系，某電梯公司無齒曳引機(jī)采用兩套32020圓錐滾子軸承背對背安裝，承受一定的徑向力及少許的軸向力，轉(zhuǎn)速較低。該配對軸承采用軸向定位預(yù)緊的方式安裝，保證了兩套軸承受力的協(xié)調(diào)性，如圖 1所示。

2.2理論依據(jù)

2.2.1 預(yù)緊目的

預(yù)緊指軸承裝入軸承座和軸上后，采取一定措施使軸承中的滾動體和內(nèi)外圈之間產(chǎn)生一定量的預(yù)變形，以保持內(nèi)外圈處于壓緊狀態(tài)。預(yù)緊有軸向預(yù)緊及徑向預(yù)緊兩種方式。軸向預(yù)緊按照施加預(yù)緊載荷的方式，可分為定位預(yù)緊及定壓預(yù)緊兩種。一般為了提高剛度多采用定位預(yù)緊；高速旋轉(zhuǎn)時多采用定壓預(yù)緊。預(yù)緊是為了達(dá)到增加支承剛度、減小振動和噪音、防止由于慣性力矩引起的滾動體相對于內(nèi)、外圈滾道的滑動、提高軸的旋轉(zhuǎn)精度、防止假性布氏壓痕、決定滾動體的位置等目的。

圖1 軸承安裝圖

2.2.2 最小軸向預(yù)緊載荷的確定

預(yù)緊載荷的大小，應(yīng)根據(jù)載荷情況和使用要求確定。如主要目的是為了減小支承系統(tǒng)的振動和提高旋轉(zhuǎn)精度，則應(yīng)選擇較輕的預(yù)緊；如主要目的是為了增加支承系統(tǒng)的剛度，則應(yīng)選擇較重的預(yù)緊。但預(yù)緊載荷過大，將使軸承中摩擦增大，溫度升高，軸承壽命降低。

軸向變位與軸向載荷之間存在一定的關(guān)系，圓錐滾子軸承軸向變位與軸向載荷之間的關(guān)系如公式（1）所示。

式中：δa——軸向變位，F(xiàn)a——軸向載荷，

Lwe——有效接觸長度/mm，

Z —— 滾動體個數(shù)，α—— 接觸角。

對該主機(jī)采用的32020軸承，其軸向變位與軸向載荷之間的關(guān)系式可由式（1）計算。軸承外形尺寸：內(nèi)徑×外徑×裝配高×內(nèi)圈寬度×外圈寬度為φ100mm×φ150mm×32mm×32mm×24mm,主參數(shù)：Lwe=21.48mm，Z=28，α=17°，得出關(guān)系式：

對于圓錐滾子軸承來說，最小預(yù)緊載荷：

在純軸向載荷作用下：Fa0≥0.5FA。

在徑向載荷和軸向載荷同時作用下：

Fa0≥1.9Fr1tanα1-0.5FA，

Fa0≥1.9Fr2tanα2+0.5FA。

最小預(yù)緊載荷取兩者中較大的。

Fr1——軸承1所受的徑向負(fù)荷，

Fr2——軸承2所受的徑向負(fù)荷，

α1——軸承1的接觸角，

α2——軸承2的接觸角，

FA——施加在軸承上的外加軸向力。

2.2.3 實現(xiàn)軸向預(yù)緊的方法

（1）在配對的兩個軸承的內(nèi)圈或外圈的端面上磨去一定的預(yù)緊變形量（對該主機(jī)不建議采用）。

（2）采用襯套或間隔套。在內(nèi)圈及外圈之間放置不同厚度的襯墊，改變襯墊的厚度可達(dá)到各種不同的預(yù)緊量（該主機(jī)可在兩套軸承間增加內(nèi)隔套，內(nèi)隔套寬度與殼體凸臺寬度及軸承組配后的厚度差就決定了預(yù)緊量的大小）。

（3）用彈簧實現(xiàn)預(yù)緊（該方法為定壓預(yù)緊，該主機(jī)為定位預(yù)緊，參考意義不大）。

（4）可以調(diào)整軸向游隙的螺桿、螺母的方法實現(xiàn)緊固。在這種情況下，為得到適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，要一邊測量起動摩擦力矩一邊調(diào)整（該主機(jī)可以采用）。

3 預(yù)緊力調(diào)整技術(shù)方案

3.1預(yù)緊量的控制方法

實際安裝時，要正確測定所施加的預(yù)緊負(fù)荷值是很困難的，通常采用下列方法來控制預(yù)緊量。

（1）測定軸承的啟動摩擦力矩。預(yù)先測定軸向負(fù)荷與軸承啟動摩擦力矩的關(guān)系，再根據(jù)控制啟動摩擦力矩來調(diào)整預(yù)緊量。

（2）測定軸承軸向位移量。預(yù)先測定單個軸承的軸向負(fù)荷與軸向位移量的關(guān)系，再根據(jù)控制軸向位移來調(diào)整預(yù)緊量。

（3）測定螺母緊固扭矩。在用螺母對軸承進(jìn)行預(yù)緊時，可根據(jù)控制螺母的緊固扭矩來調(diào)整預(yù)緊量，如采用測力扳手。

調(diào)整分為單獨調(diào)整和成批調(diào)整兩種情況。單獨調(diào)整是利用螺母、墊片、隔套、可變形的隔套對每個軸承配置進(jìn)行調(diào)整，然后通過檢測程序，以確保設(shè)定的預(yù)負(fù)荷在最小的偏差內(nèi)。單獨調(diào)整的優(yōu)點是對單個零件及軸承可以采用一般或普通級公差制造，并且預(yù)緊也可以達(dá)到相當(dāng)高的精度。成批調(diào)整：需要與之相關(guān)的零件精度必須高，組配后無需檢查預(yù)緊。依據(jù)需要測量的軸承數(shù)量，可以采用不同的調(diào)整方法，但無論是單獨調(diào)整還是批量調(diào)整，都是應(yīng)用上述三種方法。

與上述對應(yīng)的三種不同的方法簡稱測量摩擦力矩、測量預(yù)緊距離、直接測量預(yù)負(fù)荷。

3.2注意事項

（1）測量摩擦力矩的方法適用于大量生產(chǎn)時需要調(diào)整預(yù)緊量的軸承配置，由于預(yù)緊與軸承內(nèi)的摩擦力矩之間有一個確定的關(guān)系，連續(xù)檢測摩擦力矩，當(dāng)達(dá)到一定的摩擦力矩時停止調(diào)整，就可以得到所需的預(yù)緊量。但值得注意的是，每個軸承的摩擦力矩是有差別的，并且也取決于所用的潤滑劑、轉(zhuǎn)速、潤滑條件，該方法比較適合于該主機(jī)。

（2）當(dāng)采用測量預(yù)緊距離的方法時，需進(jìn)行以下操作。

（a）在兩個軸承外圈和內(nèi)圈之間加上隔圈；

（b）在軸承座的孔肩與外圈之間，或在軸承座與箱體之間加入墊片；

（c）在軸肩和內(nèi)圈之間或在兩個軸承的內(nèi)圈之間加上間隔環(huán)。

（3）當(dāng)采用直接測量預(yù)負(fù)荷的方法時，需注意以下問題。

由于調(diào)整的目的是要在軸承內(nèi)產(chǎn)生一個給定的預(yù)緊力，直接施加作用力或直接測量預(yù)負(fù)荷是比較直觀的方法，如在螺母上加測力扳手。

但在實際應(yīng)用中一般使用測量預(yù)緊距離或摩擦力矩等間接的方法，比較簡單方便而且更經(jīng)濟(jì)。

另外,成批調(diào)整時對與之相關(guān)的零件精度要求較高，組配后無需檢查預(yù)緊。對于該主機(jī)需增加寬度公差與軸承及外殼凸臺寬度公差相匹配的內(nèi)隔圈。

3.3國外軸承預(yù)緊量的調(diào)整方法

在國外對安裝后的預(yù)緊軸承，預(yù)緊力的測量有三種，即 啟動力矩法、推力靜剛度法、固有頻率法。各種測量方法的優(yōu)缺點見表 1。

3.3.1 啟動力矩法

Adjustment plans for pretightening load of combined tapered roller bearing used for elevator

Li Huawei,Dun Lihua,Pang Wei
(Technical Center,Wafangdian Bearing Group Co.,Ltd., Wafangdian 116300,China)

Bearing preload is very important in machinery industry,its purpose makes two sets of bearing force uniform ,and not unload,and guaranteeing the stiffness and the rotation accuracy of the host.Users often need the bearing manufacturers to provide preload scheme.In order to meet the needs of users,this paper discusses the preload problem for double row tapered roller bearing used for an elevator user,and gives the preload scaeme.

combined tapered roller bearing; pretightening; axial positioning; load

TH 133.33+2

B

1672-4852（2015）01-0009-02

2014-06-27.

李華偉（1974-），男，高級工程師.