月归档： 2021.03

TIMKEN圆锥滚子轴承的游隙和预紧指南

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TIMKEN轴承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TIMKEN轴承的布局，特别要考虑TIMKEN轴承的跨距，以评估其对TIMKEN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TIMKEN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TIMKEN轴承都存在这种现象，并且其直接影响到TIMKEN轴承的游隙。 如果纯径向TIMKEN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TIMKEN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圆锥滚子轴承的跳动高点

正确使用蚀刻标记在TIMKEN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TIMKEN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TIMKEN轴承座的跳动高点已知时，TIMKEN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TIMKEN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圆锥滚子轴承的弹簧加载安装法

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TIMKEN轴承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TIMKEN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TIMKEN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TIMKEN轴承位置，使轴在两个TIMKEN轴承之间处于张紧状态。

TIMKEN圆锥滚子轴承的背对背与面对面安装

任何采用TIMKEN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TIMKEN轴承运行速度比较高时，因为轴承座、TIMKEN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，TIMKEN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TIMKEN轴承上的轴向载荷增加，并且持续增加，直至达到热平衡。经TIMKEN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TIMKEN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TIMKEN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TIMKEN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TIMKEN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TIMKEN轴承的预载荷。不建议使用这种安装方式。当轴温度高于轴承座时，在两个外侧TIMKEN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TIMKEN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。

TIMKEN圆锥滚子轴承DT型的串列安装

安装前，各TIMKEN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，TIMKEN轴承的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TIMKEN轴承的轴向载荷承载能力，可使用两个以上的TIMKEN轴承串列方式。TIMKEN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TIMKEN轴承（例如－SU）（两个TIMKEN轴承）。