軸承有哪兩種常用的預緊方式,？

羅羅日記 · 發(fā)表于 2020-8-21 23:01:44

你好,，歡迎收看羅羅日記。

本次報道的主要內容有：

1. 什么是軸承的預緊,？

2. 什么是定位預緊和定壓預緊,？

3. 定壓預緊和定位預緊各有什么優(yōu)缺點？

4. 什么時候需要預緊,？什么時候用定壓預緊,？什么時候用定位預緊？

5. 預緊量是多少,？怎么測定預緊量,？

6. 如何根據速度，設定動態(tài)預緊力,？

接下來歡迎收看具體內容,。

角接觸球軸承的應用及力傳遞示意圖

前幾天，我在某站看到一個設計,，里面用了角接觸球軸承,。

結構如上圖。

咋一看,，好像有點不對勁,。

因為從力的傳遞來說，可以不用內定位套,。

例如,，當力從軸的右邊傳遞過來時，首先經過右邊軸承的內圈,，然后傳遞到其外圈,，再從外圈傳遞到外定位套,，再從這個外定位套，傳遞到左邊軸承的外圈,，最后從左軸承外圈傳遞到基座上,。

同樣的道理，假如有外力作用在軸的左邊,，力的路徑也會像示意圖中虛線所示的那樣,，最終傳遞到端蓋上。

所以,，看起來不需要內定位套,。

那么，是這個設計有問題嗎,？

仔細想想,，其實并不是。

這里的內定位套,，實際上有一個作用,，那就是設定軸承的初始預緊力。

這種設定方法叫做定位預緊,。

其實還有一種預緊方法叫定壓預緊,。

這兩個名字是不是在哪里聽過？

沒錯,，我們在《滾珠絲杠和梯形絲杠有什么區(qū)別》那篇文章中也有提到,。

那么，什么是軸承的預緊,？什么是定位預緊和定壓預緊,？

所謂預緊，就是讓軸承的滾動體和軸承的內外圈保持緊密接觸,，這常常是需要施加一個外力來實現,。

以深溝球軸承為例來說明。

有預緊和沒有預緊的對比

圖上a所示,，如果沒有預緊,，軸承頂部和軸之間有游隙,，當軸受到向下的力時,，軸承底部的球受壓產生彈性變形，導致軸的理論軸線向下移動較大的距離,。

而如果有預緊,，也就是如圖b所示，因為滾動體事先受到壓力（軸向施加的壓力）,，已經產生一定的彈性變形,，再施加和圖a相同的徑向壓力時，底部的球也會產生彈性變形，但是變形的量,，沒有圖a所示的那么大,。

也就是說有預緊時，軸的理論軸線向下移動的距離減小,。

這就是有預緊和沒有預緊的區(qū)別：有預緊提高了剛性,，當然同時也提高了傳動精度。

而預緊的核心就在于,，通過外部提前施加一個力,，使得滾動體和軸承內外圈緊密接觸，產生一定的彈性變形,。

那么,，對于我們上面一開始就提出的結構，我們再回過頭來看一看,。

預緊力傳遞示意圖

其實左端的螺母,，會施加一個向右的力，這個力一部分通過左邊軸承的內圈作用在球體上,，然后傳遞到外圈和外定位套上,，一部分力通過軸承內圈傳遞到內定位套上。

當然,，因為左端螺母的旋動會帶動軸向左移動,，軸右邊的軸肩會施加一個力在右邊軸承的內圈上，這個力也最終都傳遞到內定位套和外定位套上,，和來自左邊的力達到平衡,。

在內定位套材料和左端螺母施加的力一定時，預壓力F1的大小取決于內定位套的尺寸,，因為它決定了軸承內圈可以到達的位置,。

沒錯，這就是定位預緊的來歷,。

可以想象一下,，比較恰當的情況是，內定位套尺寸和外定位套尺寸相同,，預緊力F1,，通過內定位套產生一定的形變來施加。

如果內定位套的尺寸變長,，比較糟糕的情況是,，螺母上的力無法施加到球體上，全部被內定位套吸收,，不能產生預緊力,。

如果內定位套的尺寸變短,，比較糟糕的情況是，螺母上的力根本不會傳遞到內定位套上,，全部被外定位套吸收,，這個時候就相當于沒有內定位套。

OK,，到這里,，我們明白了什么是預緊，以及什么是定位預緊,。

那么什么又是定壓預緊,？

軸承定壓預緊概念

很簡單，就是靠螺旋彈簧或者波浪彈片等結構,，施加一個恒定的壓力,。

因為彈簧及彈片對微小位移不太敏感，所以它的預緊力波動很小,，基本維持不變,，所以叫定壓預壓。

到這里,，我們發(fā)現,，軸承的預緊和滾珠絲杠的預緊（甚至是導軌的預緊，比如交叉滾柱導軌的預緊）,，本質上是一模一樣的,，都是讓滾動體和附著體緊密接觸，產生一定的彈性變形,，以提高剛度和精度,。

好了，我們來總結一下定位預緊和定壓預緊的優(yōu)缺點,，及實用情況,。

定位和定壓預緊對比

工程中，我們用得最多的是3類軸承,，角接觸球軸承和圓錐滾子軸承,，以及深溝球軸承。

角接觸球軸承和圓錐滾子軸承一定需要預緊,。

而深溝球軸承可以預緊,，也可以不預緊。但最好有預緊,，防止振動產生噪音,，我們一般用波形彈簧來預緊,，因為占用的空間比較少,。

關于軸承的預緊結構,，預緊的目的和預緊特征，預緊量等,，這里有2張表格,，我覺得總結得不錯，貼上來,，留個記錄,，方便以后翻閱。

軸承預緊對比（NTN）

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軸承預緊對比（KOYO）

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角接觸球軸承的預緊量

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需要注意的是,，上面的預緊量,，只是某品牌的推薦值，不同的廠家,，推薦的預緊量有所不同,，實際使用時，按照廠家的推薦使用就好,。

上面所說的,，都是提前設定好預緊量，有些情況下,，動態(tài)的預緊量更適合實際應用,。

比如切削主軸。

因為理論上,，在高速時,，離心力將會作用在軸承滾動體上，這時用輕預緊較好,，可以減少發(fā)熱延長軸承使用壽命,。

但是，低速運行時,，希望主軸有高剛性,，所以又需要高預緊。

這就要求根據不同的速度,，來決定不同的預緊力,。

怎么實現呢？

我了解到,，有一些結構,，比如下面這兩幅圖。

使用離心力動態(tài)調節(jié)預緊量

核心調節(jié)結構是圖中的離心裝置（centrifugal device）,，離心裝置中的黃色部件會受到綠色部件的離心壓力和自身的離心力,，而產生彈性變形，其兩只腳會收縮與張開,，從而實現對靠近它的右端軸承的預壓調整,。

使用電磁鐵動態(tài)調節(jié)預緊量

這個原理就更簡單了,，利用電磁鐵（electromagnet）的電流控制,，實現電磁鐵的出力控制,，從而實現預緊彈簧（Preload Spring）的壓力控制,。

當然,，實際設計中,，我們基本不會涉及到需要動態(tài)預緊的情況,。

這個也是我在翻閱資料時,，無意間了解到的,。

所以做個筆記,，萬一哪天要做動態(tài)預緊,，也方便找出來再研究研究。

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