轴承预紧力研究方法总结
高速角接触球轴承预紧力分析及可控预紧方法研究
高速角接触球轴承预紧力分析及可控预紧方法研究高速角接触球轴承预紧力分析及可控预紧方法研究摘要：角接触球轴承在工程应用中广泛使用，其性能直接影响到机械设备的工作效率和寿命。
预紧力作为角接触球轴承中的重要参数，对于提高轴承的刚性和抗疲劳性能起到至关重要的作用。
本文通过对高速角接触球轴承预紧力的分析和研究，探讨了可控预紧方法，以进一步提高轴承的运行稳定性和可靠性。
1. 引言角接触球轴承作为一种重要的传动元件，广泛应用于高速机械设备的支撑系统。
在高速运转的过程中，轴承面临着高温、高速和高负荷等复杂工况，因此其性能的稳定性和可靠性显得尤为重要。
而预紧力的大小直接影响轴承的刚性和承载能力，因此对其进行准确的分析和控制具有重要意义。
2. 高速角接触球轴承预紧力分析2.1 薄壁模型的建立通过建立高速角接触球轴承的薄壁模型，可以得到轴承在高速工况下的接触应力和变形情况。
首先，根据轴承的几何参数和材料力学性质，建立轴承的有限元模型。
然后，利用有限元方法进行计算，得到轴承在不同预紧力下的接触应力和变形情况。
2.2 预紧力的影响根据薄壁模型的计算结果可以发现，预紧力对于轴承的刚性和承载能力有着直接的影响。
当预紧力增大时，轴承的接触应力增加，刚性增加，但是由于接触应力的增加，可能导致接触面的磨损加剧。
因此，预紧力的大小需要在合理范围内进行选择。
3. 高速角接触球轴承可控预紧方法3.1 液压调节法液压调节法是一种常见的可控预紧方法，通过调节流体的压力和流量来实现预紧力的控制。
该方法具有调节范围大、精度高的优点，适用于对轴承的精确控制。
3.2 磁力调节法磁力调节法利用磁场的作用，通过改变磁场的强度和方向来调节轴承的预紧力。
该方法具有调节范围大、响应速度快的特点，适用于对轴承预紧力的实时调整。
3.3 机械调节法机械调节法通过改变预紧垫片的厚度或调整螺母的位置来实现对预紧力的调节。
该方法简单易行，但调节范围相对较小，适用于对预紧力要求不高的场合。
交叉滚子轴承预紧方法
交叉滚子轴承预紧方法交叉滚子轴承是一种广泛应用于机械传动系统中的重要部件，其主要功能是承受轴承运动时的载荷和转矩。
为了确保轴承的正常运转和使用寿命，必须对其进行适当的预紧。
本文将介绍交叉滚子轴承的预紧方法及其应用。
交叉滚子轴承的特点交叉滚子轴承是一种特殊的滚动轴承，其内部结构由两组相交的滚子组成，可以承受径向和轴向载荷。
相比于其他类型的轴承，交叉滚子轴承具有以下特点：1. 承载能力强：由于交叉滚子轴承内部结构的特殊性，其承载能力比其他类型的轴承更加强大。
2. 刚度高：交叉滚子轴承的刚度较高，能够有效地抵抗变形和位移。
3. 减小摩擦：交叉滚子轴承的滚动方式可以减小摩擦，提高轴承的运转效率。
4. 适用于高速运转：交叉滚子轴承的内部结构可以减小惯性力，使其适用于高速运转。
交叉滚子轴承的预紧方法交叉滚子轴承的预紧方法是指在安装和使用过程中，通过调整轴承内部的间隙和紧固螺栓的力矩来达到一定的预紧效果，以确保轴承在运转过程中的正常工作状态。
常用的交叉滚子轴承预紧方法有以下几种：1. 间隙调整法：该方法是通过调整轴承内部的间隙来达到预紧的效果。
具体操作方法为：在安装轴承时，先将轴承装配到轴上，然后在轴承的两端加上螺母和垫圈，逐步加紧螺母，直到轴承内部的间隙被消除为止。
2. 拉力调整法：该方法是通过调整轴承内部的拉力来达到预紧的效果。
具体操作方法为：在安装轴承时，先将轴承装配到轴上，然后通过拉力表等仪器测量轴承的拉力，逐步调整螺栓的力矩，直到轴承内部的拉力达到预定值为止。
3. 压力调整法：该方法是通过调整轴承内部的压力来达到预紧的效果。
具体操作方法为：在安装轴承时，先将轴承装配到轴上，然后逐步调整螺栓的力矩，直到轴承内部的压力达到预定值为止。
交叉滚子轴承预紧方法的应用交叉滚子轴承预紧方法的应用范围非常广泛，主要应用于机械传动系统中的各种轴承装置。
在实际应用中，需要根据不同的工作条件和轴承类型选择合适的预紧方法。
轴承预紧力研究方法总结
Variable preloads for high speed range.
Speed (rpm) ≤4000 ≤5000 ≤6000 ≤7000
Variable preload (N) 2000 1000 1000 1000
parison of spindle behavior between variable preload and constant preload
综合一些资料，将滚动轴承的负荷分为四种：重、中、轻、微
重负荷轴承预紧力=额定动载荷/25 中负荷轴承预紧力=额定动载荷/50 轻负荷轴承预紧力=额定动载荷/100 微负荷轴承预紧力=额定动载荷/500
• 重负荷轴承预紧力=额定动载荷/20 • 中负荷轴承预紧力=额定动载荷/40 • 轻负荷轴承预紧力=额定动载荷/80 • 微负荷轴承预紧力=额定动载荷/400
• 调压预紧
用液压力推动轴承某些部位，改变油的压力可调整预紧力大小，和现 代控制技术相结合，可以达到随轴承负荷或转速不同，自动控制预紧力 的大小。
2. 滚动轴承预紧方式的选择：
• 定位预紧一般用于负荷变化不大、转速不是太高、精度一般、温度变化 不大的场合。
• 定压预紧轻负荷以下的滚动轴承，转速很高、旋转精度要求高、中心偏 移要求小、振动要求小、噪音要求低、温度变化大的场合。(若是采用定位预 紧，热膨胀有可能使轴承预紧力过大或轴0 ≤2000 ≤3000
Variable preload (N) 8000 7000 6000
3.Preload for high speed
For a fixed rotation speed, when the temperature rise of the ball bearing is limited to 25 °C by machine tool industry standard, the maximum corresponding preload in Fig. 6 can be chosen as the variable preload. When the spindle speed reaches 6000 rpm, the temperature rise will exceed 25 °C while the preload is reduced to a lower level. From the rolling bearing analysis theory [1] T.A. Harris, Rolling Bearing Analysis (third ed.), John Wiley and Sons, New York (1991).[1], the spin–roll ratio is increased by decreasing the preload. As the spin–roll ratio increases, the bearing produces more friction and hence heat generation. Meanwhile, it is observed from our experiment that the preload less than 1000 N cannot eliminate clearance effectively and thus decrease the rigidity and increase the friction and wear resulting from excessive sliding. Therefore, the preload of 1000 N can be determined for high speed range over 6000 rpm. The variable preloads with the rotation speed during high speed range (3000–7000 rpm) can be obtained, as listed in Table 8.
双列角接触球轴承预紧力分析
双列角接触球轴承预紧力分析‘辅摹）ｍ№．３双列角接触球轴承预紧力分析精辩轴承研究辑＜河南洛阳４７１０３９）蒋蔚盂庚伟擦浩【ＡＢｓ】哺蝴】ｈｏｒｄｅｒ协“ｍｋ㈣ｆｕｌｌｙｕ揩ｆｏｒｕｔｉｌｌｚｍｇｐｅｒｆｏｍｍｎｃｅｏｆｄｏｕｂｋｒｏｗａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔ谳ｂ“ｐ，ｔｈｅｐｒｅｌｃａｄⅢｂｅａｐｐｌ｛ｅｄ∞ｔｈｅｍ．Ｂｅｃａｕｓｅｍａｎｙｈｏｓｔｒａａｃｈｉｎ，＊ｈａｖｅｔｈｅ＆ｍ摧婚Ⅻ《‘晦蒯妇孰‰㈣ｆｏｒｔｈｅ黼西ｈｅａｌｍｇｓ，籼删ａｐｐＫｅｄｏｎｉｔⅫｂｅ∞＂ｒａｔｅＢｙｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｎｄ舵ｍ血㈣ｄｎｇ，小ｅｓｅｄｅ．ａｋ啦ｄｓｍａｙｂｅｒｅａｌｉｚｅｄ双捌角接触球轴承可承受双向轴向载荷，具毒较斑盼寤转耩发秘较大豹爨性。
褥鞋，垂手其结祷蘩凑，安装葡使，工艺性好丽寝航天、靛空疆域的某些特殊场合樽到应用。
为使双列角接触球轴承的使用性能得到充分保诞，对其施加一定的预紧力是必幂可步的。
这与懿对嫠用辩角接辕簿轴承喜类骰之娃，程由手双刘角接触球轴承的内圈是双淘的，在设计和制造上有自己的独特性。
同时，主机对此娄轴承多有嵩晁敏度和低摩擦力矩的要求，避就要求对其所搬耱瓣覆蒙鸯必缓准碴。
如果宴璐甄紧杰枣于设计豫紧力，剜轴承的莉性不能满避嚣求；如果实际磺紧力大于设计预紧力，则又破蛛了轴承的高灵敏度性能，故此，对轴承施加的实簖预紧力的准臻ｌｌ凸出量的测蹙与修研蚤的计算为使轴承达到～定的预紧力，酋先需对轴承静盎斑蠢连｛亏瓣量。
藏对使用辨角接齄璩辘承对每蠢轴承投测量一次凸娃｝量，孺双捌角接藏球轴承由于结构原因需进行两次凸出堂测量。
ＩＩ凸出量的测量《１）在规定预紧兜Ｐ、使用工艺球和工艺保持架的情况Ｆ，对轴承Ａ端进行凸出量测量（图２），得裂轴承Ａ壤辩凸出量毽鼓。
（２）在规定预紧力Ｐ、使朋工艺球和工嚣棘持架的情况下。
对轴承Ｂ端进行凸出量测量（阑３），得到轴承Ｂ端的凸出量值巩。
目２ｉ。
２拜垂乔端蟊镕霹｝重辩计算在已知轴承内、外圈宽度实际尺寸的条件下，外圈小端面的修研量用下式计算：ｓｔ＋ｓ４＝ａｔ＋８日＋Ｌｔ＋ＬＢ—ＬＬ１）式孛曼——点端井鼙小端辩器磋量ｓ。
轴承预紧的方法
轴承预紧的方法提一下在工厂里时的一个做法,当时有"预紧",但在工人装配时他们往往是凭感觉的,因为也没有提出预紧力是多大,他们是先装上,拧紧,年纪小的师傅还用塞规,年纪大的师傅在拧紧后比如是螺母,再将螺母倒退几下,就可以了;对于不是很精密的设备,老师傅的经验足够了;但如果是低温或主轴,还是要有精确定位尺寸保证的;不能依靠螺纹的“经验”预紧;我们的低温轴承箱对弹簧片的定位是经过很多试验最终确定的;不然工作不到1小时就不行了;轴承包括万能组合轴承出厂时就确定了预紧量大小,型号后缀中的UL、UM就表示了预紧等级;尤其万能组合轴承,当其内外圈平齐时就能达到要求的预紧,用户要做的就是配磨隔圈,确保隔圈端面平行度<;故万能组合轴承应用越来越广;轴承预紧一般用于高精密运转条件下的工况场合;从理论上讲,轴承在零游隙甚至一定程度下的负游隙工况场合运转才最平稳,此时轴承刚度得到最有效发挥,轴承运转时的噪音也最低,因此,应尽量保证轴承在此条件下工作;但是考虑到轴承的安装配合、工作时温度变化所引起的材料变形等因素,轴承在加工时都是预留有正向游隙的;为了能在高精密运转条件下的工况场合使用,就在轴承和相关部件安装配合后,采取一定的措施来施加预紧力,通过调整内外套圈的位置,来调整轴承游隙,使得轴承工作时的游隙值为零或负,这样就可以保证高精密运转下轴承运转的平稳;关于要实施预紧的轴承型号,基本上覆盖了所有常规型号,也可以说,高精密场合用到的所有类型轴承,都需要进行预紧;包括：深沟球轴承家用电器用到、角接触球轴承其在高速机床主轴上使用时必须进行预紧、推力轴承类、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等,都可以见到预紧的情况;需要说明的是：预紧也有个度,预紧太过了也会造成轴承工作温升过高,容易造成轴承的早期失效;但是预紧太小,高速运转时,轴承又不能平稳运行;所以目前也开发出预紧力可变调整机构;预紧分为轻度预紧、中度预紧和重度预紧;当轴承需要高速运转并要求运转平稳时,应该实施轻度预紧；当轴承需要提高承载力和刚度,且转速不高时,应实施中度或重度预紧;轻度预紧只是为了减少轴承在工作运转时,非接触区内滚动体与滚道间因游隙所产生的窜动,因此,保证轴承游隙为零或者零上游隙即可；中度或重度游隙为零下负游隙;预紧力的大小必须经过计算得出,计算必须考虑轴承的内部结构及相关尺寸,包括沟曲率、钢球曲率、材料性能等;计算出来后再转化为螺栓的扭矩,因为一般预紧力都是通过螺栓来施加,所以可以通过扭矩扳手来施加预紧力;需要说明的是,国内很多场合都是靠经验来控制预紧力,这种方法一是因为国内轴承精度的一致性比较差,二是对预紧力的控制方法不是很规范所致;圆锥滚子轴承无论正负游隙都是纯滚动,其最大的发热源是在滚子大端面与内圈大挡边处的滑动摩擦, 而调心滚子轴承无论正负游隙其滚子的不同点与内外圈滚道都有滑动摩擦.一般在负游隙时发热量急剧增大的原因时预载荷破坏了润滑油膜,使两金属接触表面直接粘连.三对角接触球轴承则不然,轴承在装配后是否纯滚动取决于轴承的装配状态;假如圆锥滚子轴承内外套没有足够的反方向压紧,它就不是纯滚动状态;预紧方法分为径向预紧法和轴向预紧法两大类,分述如下;+1．径向预紧法径向顶紧法多使用在承受径向负荷的圆锥孔轴承中,典型的例子是双列精密短圆柱滚子轴承,利用螺母调整这种轴承相对于锥形轴颈的轴向位置,使内圈有合适的膨胀量而得到径向负游隙,这种方法多用于机床主轴和喷气式发动机中;2．轴向预紧法轴向预紧法大体上可分为定位预紧和定压预紧两种;在定位预紧中,可通过调整衬套或垫片的尺寸,获得合适预紧量；也可通过测量或控制起动摩擦力矩来调得合适的预紧; 还可直接使用预先调好预紧量的成对双联轴承来实现预紧的目的,此时一般不需用户再行调整,总之,凡是经过轴向预紧的轴承,使用时其相对位置肯定不会发生变化;几乎所有的滚动轴承都需要预紧,只是采用的方式不同;有的采用过盈配合,有的带有紧定套,有的带有螺栓调整盖,有的是弹簧自动调整,如何调整主要是采用哪种调整方式;工况主要指载荷的大小,性质,温度及环境情况,所以预紧方式根据工况来定;从理论上讲,轴承在零游隙甚至一定程度下的负游隙工况场合运转才最平稳,此时轴承刚度得到最有效发挥,轴承运转时的噪音也最低,因此,应尽量保证轴承在此条件下工作;& M" |; l/ k M, s7 Z" ~但是考虑到轴承的安装配合、工作时温度变化所引起的材料变形等因素,轴承在加工时都是预留有正向游隙的;为了能在高精密运转条件下的工况场合使用,就在轴承和相关部件安装配合后,采取一定的措施来施加预紧力,通过调整内外套圈的位置,来调整轴承游隙,使得轴承工作时的游隙值为零或负,这样就可以保证高精密运转下轴承运转的平稳;三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa3 h d2 j3 K0 \90 |% V I' V关于要实施预紧的轴承型号,基本上覆盖了所有常规型号,也可以说,高精密场合用到的所有类型轴承,都需要进行预紧;包括：深沟球轴承家用电器用到、角接触球轴承其在高速机床主轴上使用时必须进行预紧、推力轴承类、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等,都可以见到预紧的情况;需要说明的是：预紧也有个度,预紧太过了也会造成轴承工作温升过高,容易造成轴承的早期失效;但是预紧太小,高速运转时,轴承又不能平稳运行;所以目前也开发出预紧力可变调整机构;三维网技术论坛A4 g+ R \. l2 H3 S预紧分为轻度预紧、中度预紧和重度预紧;当轴承需要高速运转并要求运转平稳时,应该实施轻度预紧；当轴承需要提高承载力和刚度,且转速不高时,应实施中度或重度预紧;轻度预紧只是为了减少轴承在工作运转时,非接触区内滚动体与滚道间因游隙所产生的窜动,因此,保证轴承游隙为零或者零上游隙即可；中度或重度游隙为零下负游隙;三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江_5 B6 g ;i z c% Y8预紧力的大小必须经过计算得出,计算必须考虑轴承的内部结构及相关尺寸,包括沟曲率、钢球曲率、材料性能等;计算出来后再转化为螺栓的扭矩,因为一般预紧力都是通过螺栓来施加,所以可以通过扭矩扳手来施加预紧力; x4 m. Y/ d ^6 R需要说明的是,国内很多场合都是靠经验来控制预紧力,这种方法一是因为国内轴承精度的一致性比较差,二是对预紧力的控制方法不是很规范所致;三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa N1 l4 L- r7 J7 B R& X;^圆锥滚子轴承无论正负游隙都是纯滚动,其最大的发热源是在滚子大端面与内圈大挡边处的滑动摩擦, 而调心滚子轴承无论正负游隙其滚子的不同点与内外圈滚道都有滑动摩擦.三维网技术论坛A|: D$ Z1 G7 |7 O一般在负游隙时发热量急剧增大的原因时预载荷破坏了润滑油膜,使两金属接触表面直接粘连.三维网技术论坛' e& E' {2 B1 Z5 |6 | p 对角接触球轴承则不然,轴承在装配后是否纯滚动取决于轴承的装配状态;假如圆锥滚子轴承内外套没有足够的反方向压紧,它就不是纯滚动状态;三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa }& q7 o" t8 n% S三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa5 % k N9 L; E, |/ } X 预紧方法分为径向预紧法和轴向预紧法两大类,分述如下;三维网技术论坛+ h. I6 b9 e7 q; {;' : W. + \: T' q3 n1．径向预紧法径向顶紧法多使用在承受径向负荷的圆锥孔轴承中,典型的例子是双列精密短圆柱滚子轴承,利用螺母调整这种轴承相对于锥形轴颈的轴向位置,使内圈有合适的膨胀量而得到径向负游隙,这种方法多用于机床主轴和喷气式发动机中;三维网技术论坛9 Q$ | q/ G W9 ; Z, D2．轴向预紧法轴向预紧法大体上可分为定位预紧和定压预紧两种;在定位预紧中,可通过调整衬套或垫片的尺寸,获得合适预紧量；也可通过测量或控制起动摩擦力矩来调得合适的预紧; 还可直接使用预先调好预紧量的成对双联轴承来实现预紧的目的,此时一般不需用户再行调整,总之,凡是经过轴向预紧的轴承,使用时其相对位置肯定不会发生变化;" ~2 f7 F对于装配工人来说,他们一般也是不知道预紧力到底该多大三维网技术论坛W6 L" F1 X u4 J' {反正施加预紧力是为了增大径向刚度或轴向刚度的,三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa2 c- W7 m \7 u 用千分表打打径向跳动或用手推推轴,感受一下轴向刚度如果径向跳动大,或轴向刚度小,那就说明预紧力不够了,得继续加大预紧力;。
主轴轴承预紧力的发展及研究
图 １主轴结构示 意图 滚 动轴承 理论分析方法 不但 能够 弥补传 统设计理念 的不足 ， 而 且能够 从 本质 上揭示轴 承设计方案 中存在 的问题 。 随着滚动轴承理论分析方法的 不断完善 ， 可以逐渐 的降低 新轴承 产品的研 发周期和费用 。对于 高速 精密 角接 触球轴承组合 ， 尺寸偏差 、 沟 曲 率 半 径 系数 及 转 速 等 对 轴 承 组 合 的 载 荷 分配具 有显著 的影 响， 从而会相应 的影 响轴承 的使用性能 。 ２滚动轴承基本理论 的发展现状 ２ Ｏ世纪末 以来 ， 随着工业 水平 的迅猛发展 ， 轴承 需求 也越来 越大 ， 相 应 的对 于 轴承 的 承载 能 力及 寿 命 等 的理 论 分 析 也 获 得 了空 前 的发 展 。目前 常 用的滚动轴承分析模 型主要有静 力学模型 、 拟 静力学模 型、 拟动力 学模 型 和 动 力 学模 型 。 静力 学模型研 究滚动轴承在外 载荷和位移 约束的条件 下的静力平衡 问题 ， 只考虑滚动体与 内外滚道 的法 向接触力 ， 而忽 略保 持架、 密封圈及离 心力和陀螺力矩 等对轴承静力平衡的影响 ， 并且假 设滚 动体与滚道之 间为 纯滚动接触且 内外接触角始终相等 。 静力学模 型的分析主要是受力平衡方 程和变形 几何相 容方程联合求解 ， 通常用数值方法求解 这些较为复杂 的非
科 学 进 步
主轴轴承预 紧力 的发展及研 究
唐
摘
伟 ， 侯 晓冬：
（ １ ． 辽 宁省高速公路管理 局鞍山管理处 ； ２ ． 沈 阳赛特维工业装 备有限公司） 要： 主轴轴 承的性能直接影响 到电主轴的性能， 因此机床 的加工精度和效率等重要性能很 大程 度上取决于主轴轴承 ， 提高机床 的生产 效率和加
一种确定轴承预紧力的方法
在不加预紧载荷的情况下
用千分表测量 Ｈ １ 处的距
Ｆ 预紧
离，确定为 Ｈ１ 空载（此时的轴承游隙在
重力的作用下已经消除），将组装成
一体的测量模型放在小型电子万能实
验机上，对上套施加０．３３Ｆ 的预紧力 ｍａｘ
心
Ｆ ，用千分表测量 Ｈ 的距离，则 Ｈ
预紧
１
－ Ｈ ＝Δ就是图 １ 中所示内垫套和外 １
实际应用及步骤
图 １ 是一种滚珠丝杠靠近电机一侧的支撑结构图。我们以此图为例来说明
轴承轴向定位预紧力的测量与计算。图中
Ｄ １
是角接触球轴承Ⅰ的平均直径，Ｄ２
是角接触球轴承Ⅱ的平均直径，α１ 是角接触球轴承Ⅰ的接触角，α２ 是角接触
球轴承Ⅱ的接触角，Ｏ１ 是角接触球轴承Ⅰ的接触角交点，Ｏ２ 是角接触球轴承Ⅱ
×（Ｌ － Ｄ１ ／ ２ｔａｎ α１ － Ｄ２ ／ ２ｔａｎ α２）
当λ＋γ１ －δ＝ ０ 时，则可保 证滚珠丝杠支撑轴承热平衡后承受
最大载荷 Ｆ 时，不产生轴向间隙。 ｍａｘ
当λ＋γ１ －δ＞ ０ 时，则可适当加 大预紧力，使λ＋γ１ －δ＝ ０，但 最大预紧力应当控制在 ０．３５Ｆ 左
ｍａｘ
右。
的接触角交点，Ｆ 拉是滚珠丝杠承受的最大拉力，Ｆ 压是滚珠丝杠承受的最大压
பைடு நூலகம்
Bearing & Fasten 轴承紧固件
力，Ｌ 是两轴承滚动体的中
心距。
（１）根据外载荷计算出
滚珠丝杠承受的最大拉力
图１ １ 滚珠丝杠 ２ 圆螺母 ３ 角接触球轴承Ⅰ ４ 内垫套 ５ 外垫套 ６ 角接触球轴承Ⅱ
Ｆ 拉和最大压力 Ｆ 压。比较 Ｆ 拉和 Ｆ 压的大小，取绝对值 大的设为 Ｆｍａｘ。取 ０．３３Ｆｍａｘ 为轴向预紧力 Ｆ 预紧。按图 ２ 各制造一个上套、下套和
优化机床主轴的轴承预紧力实验研究
优化机床主轴的轴承预紧力实验研究摘要实验研究目的的可行性及影响由调整轴向轴承温度上升、振动水平的预载力和径向载荷在主轴轴承试验台决定。
试验台的轴由高速主轴的机械化在范围0 ~ 20000rpm。
通过使用液压压力，可以自动调整、控制轴向预加载荷和轴承的径向载荷。
对热电偶和保利便携式激光测振仪PDV100的温升和试验轴承的径向振动扩展的进行试验测定。
实验结果表明，轴承的温升随径向荷载的增加增加的，是非线性的，但温升与轴向预紧力和旋转速度的增加是一致的，几乎呈线性增加。
在本文中，备用的轴向预紧力用于轴承。
当旋转的速度超过轴的临界转速时，轴承轴向预紧力将有着显著的变化。
低的预紧力可降低轴承振动和轴承温度上升。
在其他的速度范围变化是，高的预紧力可以提高高速主轴的振动特性和轴承温度低于所定压预紧主轴。
1.导言为了实现超精密加工的速度和效率，必须在系列中一个单一的机床主轴中使用低速和光的高速两重切削、切割。
现代刀具主轴需要高速旋转性能以及广泛的采用旋转特性。
然而，由于主轴增加的速度，主轴振动和热增长成为要考虑的关键因素。
不考虑主轴系统中的偏差损失，由于受速度、预紧力和润滑剂的摩擦，轴承滚道和球主要产生的是热量。
主轴系统的所有温度都会提高，接近线性增加并转速和预紧力都增大。
滚动轴承表示一般的内部游隙。
预紧力调整可以改善摩擦、刚度和旋转精度的轴承的内部游隙。
相比其他不准确的读数，使用传统的热耦合器，直接的位移测量系统可以准确地监测和补偿热生长与机动的高速锭子之间的关系。
同时，一些研究者考察了预紧力对主轴系统性能的影响，发现预紧力可以提高主轴的刚度和固有频率。
内膜的轴向预紧力在轴承的应用对降低磨削机床主轴系统的振动水平有重要重要。
用有某些预紧力的价值，以确保测试主轴有较低的振动水平和较高的轴承的使用寿命。
当转速传递轴在临界转速时，将改变主轴系统的旋转性能。
本文主要研究了预紧力、径向振动和温度上升的轴承实验之间的关系。
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variable preload and constant preload
Based on the analysis above, the variable preload for the entire speed range can be obtained from Tables 8 and 11. A preload of 2000 N is selected as the constant preload according to the medium preload. The temperature rises of bearing under variable preload and the constant pressure preload were simulated by aid of FEM. The temperature rises corresponding to the rotational speeds are shown in Fig. 7. For constant pressure preload, the temperatures of the bearing increase almost linearly with the spindle speed. For variable preload, the bearing temperatures increase when the speed is less than 3000 rpm, and decrease as the spindle speed exceeds 3000 rpm. When the spindle speed exceeds 4000 rpm, the bearing temperatures are lower than the constant pressure preload, by 3 °C at 7000 rpm.
•
调压预紧
用液压力推动轴承某些部位，改变油的压力可调整预紧力大小，和 现代控制技术相结合，可以达到随轴承负荷或转速不同，自动控制预紧 力的大小。
2. 滚动轴承预紧方式的选择：
• 定位预紧一般用于负荷变化不大、转速不是太高、精度一般、温度变化 不大的场合。 • 定压预紧轻负荷以下的滚动轴承，转速很高、旋转精度要求高、中心偏 移要求小、振动要求小、噪音要求低、温度变化大的场合。(若是采用定位 预紧，热膨胀有可能使轴承预紧力过大或轴承咬死。)
沈福金编译（2001） 1. 建模 计算时，滚珠轴承用弹性元件来代替，而弹性元件必须在有限元 模型网格的节点上。因此，轴承刚度是用网格节点上的弹性元件来模拟的这 个弹性元件的总刚度要与规定的轴承刚度相符合。这样就可以模拟不同轴承 的刚度，模拟预紧和接触角变化的影响。用刀具承受的负载和承载处变形的 比值来计算出主轴等效刚度。 2. 支承方案的计算 对有 HSK 刀柄的 A63 主轴进行了这种分析 。主轴的前轴承组 由3个70mm 直径的轴承，后端轴承组有1个或 2个直径60mm的轴承组成。
预紧力对轴承径 向刚度电主轴固有频率的 影响十分明显，随着预紧 力的增大，轴承的径向刚 度和主轴的固有频率都有 明显的提高，但同时轴承 的温升也会增高。
高速电主轴轴承的预紧(2011) 高速电主轴轴承的预紧(2011)
谢黎明 张海杰 邵宽平 兰州理工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ学机电工程学院
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定位预紧下，由于轴向位移受到 限制，在高速旋转时离心力和陀 螺力矩使轴承内外圈的接触载荷 增大，预载荷也随转速的提高而 迅速增大，且轴向刚度和径向刚 度都随速度的提高而增大。而定 压预紧允许轴向位移，随速度提 高其内圈接触载荷基本不变，外 圈接触载荷增大。因此定位预紧 下的轴向刚度和径向刚度比定压 预紧的值大，定压预紧下轴向刚 度随转速的提高而减小，
3000 1,935,833 280,850 94,838 44,784 25,228 15,811 10,634 7522
？
the expected life of the bearing is about 12,000 h. For a fixed rotation speed, when the life of calculation is larger than 12,000 h, the maximum corresponding preload is the variable preload. Thus, the variable preload at low speed is obtained from the (rpm) Speed calculated results preload (N) Variable
Speed (rpm) ≤4000 ≤5000 ≤6000 ≤7000
Variable preloads for high speed range.
Variable preload (N) 2000 1000 1000 1000
parison of spindle behavior between
≤1000 ≤2000 ≤3000 8000 7000 6000
3.Preload for high speed
For a fixed rotation speed, when the temperature rise of the ball bearing is limited to 25 °C by machine tool industry standard, the maximum corresponding preload in Fig. 6 can be chosen as the variable preload. When the spindle speed reaches 6000 rpm, the temperature rise will exceed 25 °C while the preload is reduced to a lower level. From the rolling bearing analysis theory [1] T.A. Harris, Rolling Bearing Analysis (third ed.), John Wiley and Sons, New York (1991).[1], the spin–roll ratio is increased by decreasing the preload. As the spin–roll ratio increases, the bearing produces more friction and hence heat generation. Meanwhile, it is observed from our experiment that the preload less than 1000 N cannot eliminate clearance effectively and thus decrease the rigidity and increase the friction and wear resulting from excessive sliding. Therefore, the preload of 1000 N can be determined for high speed range over 6000 rpm. The variable preloads with the rotation speed during high speed range (3000–7000 rpm) can be obtained, as listed in Table 8.
500 5,575,215 808,860 273,130 128,980 72,656 45,535 30,627 21,663
1000 3,949,136 572,940 193,470 91,359 51,465 32,254 21,694 15,345
2000 2,555,320 370,730 125,190 59,115 33,301 20,870 14,037 9929
定位预紧时应该考虑定位结构（如轴承配对方式）eg:在热膨胀的情况下，预紧力应向 定位预紧时应该考虑定位结构（如轴承配对方式）eg:在热膨胀的情况下， 小的方向变化，而不是向大的方向变化，这样就可以避免预紧力过大或咬死。 小的方向变化，而不是向大的方向变化，这样就可以避免预紧力过大或咬死。如圆锥滚子 轴承在轴上采用背靠背安装形式，在使用中轴受热膨胀， 轴承内圈远离外圈， 轴承在轴上采用背靠背安装形式，在使用中轴受热膨胀，轴承内圈远离外圈，这样就使得 背靠背安装形式 预紧力减小了。 预紧力减小了。
高速电主轴轴承的预紧(2011) 高速电主轴轴承的预紧(2011)
谢黎明 张海杰 邵宽平 兰州理工大学机电工程学院
电主轴刚度一般指的是径向刚度，轴承预紧力对轴承径向刚 度的影响：在已知预紧力的前提下，角接触球轴承的径向刚度Kr可 近似地按下式计算：
（式中：km为材料系数，陶瓷的km=1.3；Z为滚动体数目；Db为滚动体直径，mm；α为接触角， （°）；Fa为预紧力N。）
1. Variable preload spindle system
2. Preload for low speed（n〈3000rpm）
Lives of the bearing (h).
Preload (N) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Rotational speed (rpm)
洛阳轴承研究所
梁波 （1996）
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一般情况下，联合载荷下轴承的径向刚度为纯径向载荷条件下径向刚度 的2倍左右。这是因为施加了轴向载荷，使原本在径向载荷下轴承中由近 一半钢球承载的情况变为了几乎所有钢球承载的情况，因此径向刚度成 倍提高。所以，轴向预紧还有利于提高轴承的径向刚度。
高速电主轴的刚度问题
研究方向