李金?！O石紅

[摘 要]本文主要介紹了成組安裝圓錐滾子軸承和推力軸承進(jìn)行預(yù)緊必要性，軸承預(yù)緊后對(duì)使用壽命的影響，以及兩種典型的預(yù)緊方式，并介紹了不同軸承預(yù)緊力的選擇，同時(shí)結(jié)合實(shí)際案例分析了預(yù)緊力對(duì)軸承失效的影響。

[關(guān)鍵詞]圓滾子軸承 軸承預(yù)緊 剛度

中圖分類(lèi)號(hào)：TG233.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）14-0078-02

一、軸承預(yù)緊使用的特點(diǎn)

通常情況下，軸承在安裝后都具有一定的內(nèi)部游隙，即滾子在與內(nèi)外套圈之間存在一定的間隙，這是保證軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件之一，但是當(dāng)軸承成對(duì)安裝使用，用于承受軸向力時(shí)，通常需要對(duì)軸承施加預(yù)緊力負(fù)荷，使?jié)L動(dòng)體和內(nèi)外套圈間產(chǎn)生一定的預(yù)變形，以達(dá)到所需的工作目的，這就是推力軸承的預(yù)緊。此時(shí)，軸承在負(fù)游隙狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)游隙是滾動(dòng)軸承使用的特點(diǎn)之一。

軸承預(yù)緊的目的是為了增加軸承的剛度，即增加軸承在載荷作用下套圈與滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生彈性變形的能力，軸承的剛度可以通過(guò)預(yù)緊的方式來(lái)增強(qiáng)，但在預(yù)緊時(shí)，應(yīng)對(duì)預(yù)緊量的大小進(jìn)行合理地控制，合理的預(yù)緊量可以起到提高軸承旋轉(zhuǎn)精度和延長(zhǎng)軸承疲勞壽命的效果，但若預(yù)緊量超過(guò)最佳值時(shí)，軸承的剛度增加不大，相反地，卻會(huì)對(duì)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)性能帶來(lái)不良影響，如摩擦磨損增加，軸承工作溫度上升等。

從理論上講，軸承的工作游隙為略微負(fù)值時(shí)①，軸承的疲勞壽命最長(zhǎng)，隨著負(fù)游隙的增加軸承的使用壽命急劇下降，反之，當(dāng)正游隙的值增加時(shí)，軸承使用壽命也將下降。

角接觸軸承、圓錐滾子軸承兩個(gè)軸承成對(duì)使用時(shí)以及推力軸承使用時(shí)，都必須以適當(dāng)方式預(yù)先對(duì)軸承施以預(yù)載荷，使軸承的滾動(dòng)體與內(nèi)外圈滾道之間產(chǎn)生一定量的預(yù)變形，以保證內(nèi)外圈與全部滾動(dòng)體處于均勻的壓緊狀態(tài)。軸承預(yù)緊后使用通常有以下好處：

1、增加軸承的剛度

2、保證軸在徑向和軸向的正確定位，提高軸的旋轉(zhuǎn)精度

3、降低軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)和噪聲

4、提供防止軸承自轉(zhuǎn)打滑所需要的最小載荷

5、保證滾動(dòng)體與內(nèi)外滾道正確的接觸位置。

6、補(bǔ)償零件在運(yùn)轉(zhuǎn)中的尺寸消耗

二、軸承預(yù)緊方式與預(yù)緊力

成對(duì)安裝的軸承預(yù)緊方式通常有定位預(yù)緊和定壓預(yù)緊兩種方式。

定位預(yù)緊：通過(guò)調(diào)整套筒的長(zhǎng)度或墊圈的厚度等方法給軸承施加軸向載荷，以達(dá)到預(yù)緊的目的，如下圖2所示，兩只成組安裝的圓錐軸承內(nèi)圈通過(guò)壓板壓緊定位，確保兩軸承內(nèi)圈端面之間間隙為0，端蓋和調(diào)整環(huán)對(duì)軸承外圈進(jìn)行定位預(yù)緊，定位預(yù)緊量取決于調(diào)整環(huán)的厚度。

兩個(gè)單列圓錐滾子軸承經(jīng)定位預(yù)緊成對(duì)安裝時(shí)，其軸向載荷與變形的曲線如圖4所示，

定壓預(yù)緊：定壓預(yù)緊是利用彈簧等彈簧元件使軸承的軸向預(yù)緊載荷在使用時(shí)保持不變的一種軸向預(yù)緊方式，可以通過(guò)調(diào)整彈簧的壓縮量以獲得一定的預(yù)緊量，如圖3所示， 軸承內(nèi)內(nèi)圈通過(guò)定位環(huán)、圓螺母堅(jiān)固定位，彈簧的彈性力施加于軸承外圈，以獲得一定的預(yù)緊力。

兩個(gè)單列圓錐滾子軸承經(jīng)定壓預(yù)緊成對(duì)安裝時(shí)，其軸向載荷與變形的曲線如圖5所示。軸承1在軸向載荷Fa作用下，軸承1軸向負(fù)荷增加，相應(yīng)的軸向位移量也增大，而軸承2的軸向負(fù)荷減小，相應(yīng)的軸向位移量也減少，兩軸承的變形時(shí)分別為：

在軸向載荷的作用下，支撐系統(tǒng)的軸向位移量變化僅為δa ，成對(duì)安裝的圓錐滾子軸承經(jīng)預(yù)緊后其系統(tǒng)剛度可提高一倍，與定位預(yù)緊不同的是，軸承1在外加載荷Fa的作用下，變形量增加了δa，而軸承2的變形量和預(yù)緊載荷Fa2 基本不變。

由以上分析知，軸承的預(yù)緊可以顯著提高軸承的剛度，在實(shí)際使用中要合理控制預(yù)緊力以提高軸承的剛度。

三、預(yù)緊力對(duì)軸承使用壽命的影響實(shí)例

輸出軸的徑向位置由兩只NU系列軸承支撐，軸向位置由2只推力調(diào)心軸承29422成組安裝定位，推力軸承預(yù)緊方式為定壓預(yù)緊。

該產(chǎn)品在正常工作時(shí)推力軸承承受軸向力F正，在使用200h 后發(fā)生推力軸承高溫，拆檢發(fā)現(xiàn)， 軸承2嚴(yán)重?fù)p坯，滾子、保持架、滾道已經(jīng)嚴(yán)重?zé)g變形，軸承1無(wú)明確損傷，僅表面有高溫現(xiàn)象。

進(jìn)一步檢查，軸承供油良好，不存在缺油情況，因設(shè)備工作時(shí)，雖然軸承2不承受推力，但卻損壞嚴(yán)重，直接懷疑為軸承預(yù)緊力不足使得齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承滾子由于離心力的作用偏離了滾道的正常工作位置 ，加劇了滾子的磨擦，最終產(chǎn)生了高溫，油膜破壞，造成軸承損壞。通過(guò)計(jì)算，軸承的總預(yù)緊力僅為915.6N，加大預(yù)緊力至5033.5N，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)900h小時(shí)后復(fù)查軸承，軸承工作正常。

可見(jiàn)，成組安裝推力軸承的預(yù)緊對(duì)軸承的使用壽命有顯著影響。

注：①，通常對(duì)于滾子軸承預(yù)緊后工作游隙為不大于5um為佳，對(duì)于球軸承預(yù)緊后工作游隙為不大于10um為佳。

參考文獻(xiàn)

[1].《NSK軸承技術(shù)手冊(cè)》

[2].《實(shí)用軸承手冊(cè)》上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 王振華主編

[3].《圓錐滾子軸承軸向定位預(yù)緊剛度計(jì)算》軸承 2004年第5期 CN41-1148/TH李為民