年归档： 2018

TIMKEN球轴承游隙和预紧指南

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。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。

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，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 圆锥滚子轴承游隙和预紧指南
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球轴承弹簧加载安装法与跳动高点

弹簧加载安装法

在高速应用中，可以用弹簧对球轴承加载预定的轴向载荷，以获得径向和轴向刚度以及平稳的主轴运转性能。这种弹簧加载方式允许主轴在温度变化期间实现轴向浮动，不会明显增加或降低弹簧的初始轴向预载荷。
随着内圈在运行过程中变热，内圈开始径向膨胀，这种径向膨胀通过滚子和外圈产生一个随温度增加的载荷，最后作用在预载弹簧上。预载弹簧略微压缩，补偿因热膨胀引起的载荷，并保持主轴系统的载荷恒定。
在有些应用中，在前后位置采用单列弹簧加载轴承，采用背对背布置安装。其他安装方式（类似于弹簧加载式），在主轴的两头各装有一对串连的轴承，采用背对背布置（DT- DB）。在任何一种情况下，弹簧的压力作用在滑轮端或者后轴承位置，使轴在两个轴承之间处于张紧状态。

跳动高点

正确使用蚀刻标记在轴承零件上跳动高点值可优化主轴的精度。所有的零部件安装在轴承座内和主轴上，使跳动高点标记相互对齐，也就是说，内圈装在主轴上，后轴承内圈的高点与轴头轴承的高点对齐。同理，外圈的高点在轴承座内对齐。
为了达到最高精度，在主轴和轴承座的跳动高点已知时，轴承零部件的各高点宜与主轴和轴承座的高点相反成 180°。这样有利于抵消偏心，降低所有零部件高点的影响。
在轴承安装后，通过打磨主轴轴头，可获得最高的精度。采用这种方法，主轴跳动量比轴承跳动量小得多。

TIMKEN背对背与面对面安装

任何采用轴承面对面（DF）安装的布置形式都不建议采用，因为这种布置的刚度最低。另外，当运行速度比较高时，因为轴承座、轴承和轴之间的温差，这类安装会增加轴承预紧。随着这种温差梯度增加，轴承的预紧逐渐增加，会出现导致主轴使用寿命缩短的不利工况。

在主轴的安装中，轴的温度通常比轴承座的温度变化快，在这两个部件之间形成温差。这是由于其质量和各自的散热能力不同造成的。因此，轴和内圈隔圈比轴承座和外圈隔圈膨胀得快。随着轴轴向膨胀和内圈隔圈伸长，各轴承上的轴向载荷增加，并且持续增加，直至达到热平衡。经轴承传递的热量与系统产生的热量平衡时，轴承座的温度就可达到稳定。因此，如果轴承座的温度过高，说明轴承的温度也非常高。

在面对面安装中，轴径向和轴向膨胀，并且内圈隔圈加长，比外圈隔圈膨胀得快。这种热膨胀会导致在两个内圈上产生轴向额外载荷，增加了轴承的预紧。

相反，在背对背安装中，内圈隔圈的轴向膨胀有减轻轴承预紧的趋势，而不是增加预载荷。

背对背成对安装，出现了中间的两个轴承面对面安装。如前述，在运行过程中，温差导致增加这些内轴承的预载荷。不建议使用这种安装方式。系统轴承安装方式中，当轴温度高于轴承座时，在两个外侧轴承上产生过度的轴向载荷。而两个内轴承无载荷，出现温升增加、预载荷增加和破坏润滑剂的恶性循环，这也是不可接受的安装布置，同样不建议使用。正确串列安装和背对背布置的轴承，这类安装的轴和内圈隔圈的轴向膨胀既不增加轴向载荷，也不增加轴承预紧。

因此，为了防止由于热膨胀引起的预紧增加，用于机床主轴的轴承最好采用背对背安装。当使用两对轴承时，每一对均要串列安装，但布置方式为背对背。

TIMKEN双联球轴承安装

背对背安装， DB 或（“O”型）（接触角开口相对）
在安装前，两个相邻内圈面之间有间隙。在安装后，两个面夹紧在一起，向每个轴承上提供内部预载荷。这种布置很适合滑轮、槽轮和其他具有倾翻载荷的应用以及轴发生热膨胀的所有浮动端。当用于固定端时，还提供轴向和径向刚度，以及在两个方向上同等的轴向承载能力。 所有双联布置中最常用的是背对背安装。TIMKEN铁姆肯公司的背对背安装副订购代号为DU（例如： 2MM207WI－DU），另外，还可使用端面平齐的两个单列的轴承（例如－SU）（两个轴承）。

面对面安装， DF 或（“X”型）（接触角开口相背）
在安装前，两个相邻外圈面之间有间隙。在安装后，两个面夹紧在轴承座挡肩和盖板挡肩之间，向每个轴承上提供内部预载荷。这种布置在两个方向上都有相等的轴向承载能力，并且具有径向和轴向刚度。因为面对面安装的固有弱点是较低的耐弯矩载荷能力以及适应轴热膨胀能力，一般不宜考虑这种安装方法，除非有其它考虑。

TIMKEN铁姆肯公司面对面安装副订购代号为 DU（例如2MM212WI－DE），还可使用端面平齐的两个单列轴承（例如－SU）（两个轴承）。

串列安装， DT
安装前，各轴承的内圈端面与外圈端面不平齐。在安装后，当施加的轴向载荷等于正常预紧力的两倍时，内圈和外圈端面在两边对齐。这种布置只在一个方向具有两倍的轴向载荷承载能力。如果要求进一步提高轴向载荷承载能力，可使用两个以上的轴承串列方式。铁姆肯公司的串列安装副订购代号为DU（2MM205WI－DU），还可使用端面平齐的两个单列轴承（例如－SU）（两个轴承）。

其他安装方式
端面平齐成对轴承（DU）可与单个端面平齐的轴承组合装成“三联”（TU）组件。这些安装方式的单向轴向承载能力高，还具有高的系统刚性，可承载中等反向的轴向载荷。