月归档： 2018.07

TIMKEN球轴承游隙和预紧指南

TIMKEN球轴承在安装前，通过适当打磨内圈和外圈的端面，可实现“通用”安装所需要的精密球轴承的预紧，相对端面的间距等于轴承“预加载”后的形变量。TIMKEN球轴承在安装时，这些面夹紧在一起，轴承的反面对齐，轴承部件由于压力作用，使滚珠接触各自的滚道，消除轴承的初始间隙。因此，轴承预紧是自动获得的。预紧球轴承的状况与在有轴向载荷下运行的状况类似。当实际运行载荷作用在轴承组件上时，这种初始的轴向预载荷可减小轴向和径向形变。

TIMKEN轴承只是在有必要时才预紧，过多的预紧几乎不增加主轴的刚度，但可造成轴承的高速运转发热，明显降低运行速度的能力范围。为了满足低运行温度的速度、不同安装布置方式和获得最大的刚度等要求，铁姆肯公司的精密球轴承在设计和生产时，轴承游隙预紧可从小到大，在有些情况下使用正游隙。

在很多情况下，TIMKEN轴承预紧量是在刚度要求和降低预紧对设备的不利影响之间的权衡取舍。如果运行速度高，过多的预紧会导致过高的运行温度，最终缩短轴承的使用寿命，因此，最常用的球轴承预紧有三个等级－轻度、中度和重度。在某些应用（例如：高速电动刳刨机（修边机））主轴中，需要特殊预紧的超精密球轴承。轴承“零”预紧，也就是说，内圈和外圈的端面在微小的载荷下即对齐。

 

 

 

TIMKEN轴承游隙和预紧指南

圆锥滚子轴承

TIMKEN轴承系统游隙的优化对主轴性能如精度、动态刚度、运行温度和切屑能力，有着直接影响。
对于简单的成对的TS或TSF布局，通常最佳的运行游隙在零和轻预紧之间。
为了达到这个范围，重要的是评价直接影响运行游隙的不同参数，从而确定冷态安装游隙值：

• 旋转速度
• 施加的载荷
• 主轴布局方式
• 润滑系统
• 外部热源

因为各参数的复杂性以及在运转过程中其相互作用，通常在主轴的测试阶段进行评价。同时，还要重点考虑轴承的布局，特别要考虑轴承的跨距，以评估其对轴承游隙的影响。

已经证明，存在某一个优化的轴承跨距以获得较好的刚度。同样地，一个优化的轴承跨距也是影响热平衡的重要因素。

在热稳定条件下，主轴温度和轴承座温度的不相等。通常来说，在主轴和轴承座之间有 2°C～ 5°C（ 4～ 9）的温差。任何类型轴承都存在这种现象，并且其直接影响到轴承的游隙。 如果纯径向轴承（例如圆柱滚子轴承），径向游隙随径向温度的变化而成比例变化，无任何修正可能性。在圆锥滚子轴承应用中，通过优化轴承跨距，由于主轴和轴承座之间的温差造成的径向游隙的损失可以通过主轴相对轴承座的的轴向膨胀来补偿。

 

 

 

 

TIMKEN锁紧装置

 

在大多数情况下，简单的2TS（F）主轴布置结构，通过调整尾部轴承内圈的位置来调整游隙。最常用的装置是采用一个精密的调整螺母。为了在游隙设定后保持螺母的锁紧状态，必须设锁紧装置：或者利用两个成180°相对方向的螺钉轴向拧紧螺纹，或者在软金属材质的衬套上施加螺钉径向压力。

 

TIMKEN为了改善精度，还可将磨制隔套、按一定垂直度磨制的主轴轴肩和精密锁紧螺母配合一起使用。良好的磨制隔套表面平行度与主轴轴肩垂直度能够保证内圈大端面的准确定位。这种安装配置还可保证最初设定的游隙不会被最终用户改动。列出了使用磨制隔套的两种不同方案。注意上述方案的实际使用过程中，可用通过隔套调整来增加或减小初始游隙的设定值。

 

一个保证主轴良好对中精度、圆度和挡肩垂直度的加工方法是，在一次加工过程中完成内圈安装面和轴肩的磨加工。按照这种方法，TIMKEN还可将调整螺母（如果有的话）锁紧在螺纹上，打磨螺母的支撑面。这种方法可消除由于螺母内部螺纹间隙造成的的任何可能缺陷。

美国TIMKEN轴承座的密封

 

挡油环和端盖的迷宫组合形式具有高效的密封性能，防止外界异物进入。这种密封形式建议用于较宽的速度应用范围。对于低速应用，通常采用挡油环和接触式密封的组合形式。

 

挡油环应进行机加工以保证旋转精度。其直径应与轴承座内孔同心。挡油环的外径通常成锥形，目的是将切屑物、冷却剂等液体从可能进入主轴的位置甩出。在端盖的开式唇部附近需要开一个滴油槽或引油槽。

 

挡油环和端盖内表面之间应留有1.600 mm（0.0629 in.）的轴向间隙。在任何设计中，液体流过的外侧径向间隙应非常紧凑，单边大约为0.089 mm（0.0035 in.）。内侧的径向间隙宜为0.380 mm（0.0149 in.）～ 0.190 mm（0.0075 in.）。

 

 

 

美国TIMKEN轴承座设计

 

轴承座的材质通常采用铸铁或钢，一般情况下需要热处理，目的是减小可能的变形。对于小型的高速应用，最好使用钢制轴承座。

 

轴承座的轴承内孔宜采用磨削或镗孔工艺，在其整个长度和直径方向上检查若干点，保证其圆度和无锥度。

 

最好设计成在同一个铸件内进行轴承安装，这样可用一次设定，完成两个轴承座内孔的加工，以保证轴承安装后的同轴度。

 

在很多机床设计中，在轴承外圈和机器框架之间采用副轴承座或钢套，这样的好处在于，轴承装在轴上后可直接将整个单元插入机床框架内。如果机床框架材质的布氏硬度值较低（如铝和其他软金属），那么采用这种方法还可提供正确的硬度表面。

 

轴和轴承座的挡肩应成直角状，并且其直径应符合要求。是选择倒角还是选择切槽设计，取决于轴的具体设计和其使用的环境工况。

 

如果采用螺钉将端盖固定在轴承座上，那么螺钉孔和轴承座内孔的间距应足够，其目的是，当螺钉被拧紧，将端盖或其他部件夹紧时，防止轴承座内孔变形。

 

在装配以前，应彻底清洁轴和轴承座以及所有的润滑孔、道，除去所有可能由润滑剂带进轴承并且损坏轴承的碎屑和颗粒。