精密滚动轴承在电子专用设备中的应用之二

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

对于单列角接触球轴承和圆锥滚子轴承，通常调节内外圈轴向间隙而获得预载荷；对于圆柱滚子轴承，通过内圈锥形孔合适的安装获得预载荷；对于双向角接触推力球轴承，调整隔离套筒尺寸，安装便会获得预载荷。 在外力作用下，轴承内部载荷分配情况会改变。部分滚子元素会承受过多的载荷，同时，另外一部分滚子元素会得到释放，弹性变形便改变，见图1。图1说明在相同预载荷F0作用下产生了相同的弹性变形；在外力Fa作用下，轴承A产生δa变形，轴承B的变形会减小；继续增加作用外力至Fa′,轴承B的预载弹性变形完全释放。这不利于轴承的使用，在应用时要注意考虑作用外力的大小，以便选择恰当的预载荷。 在应用中另一方面要限制轴承预载荷最大值。因为加大预载荷后摩擦力会加大，导致温度上升。 对于配对轴承组，其预载荷的大小确定比较复杂；其目的是适应精度、刚度和速度等不同的要求。 2.7 润滑 滚动轴承的润滑目的是防止滚子元素直接接触磨损和生锈。对于精密滚动轴承来说，这一因素更值得重视。 为了在滚子元素和滚道间形成润滑油膜，仅需少量的润滑油。脂润滑方式是最为简单和普遍的选择；但对于高速主轴轴承来说，必须使用油润滑，因为这种情况下，润滑脂的使用寿命很短，见图2。A: 精密角接触球轴承 B: 配对精密角接触球轴承组 C: 双列圆柱滚子轴承；双向角接触推力球轴承 D: 圆锥滚子轴承 图2说明脂润滑方式的正常工作时间与轴承的类型及大小和转速有关。在使用脂润滑方式时，要注意润滑脂种类的选择，装入轴承空腔润滑脂量的计算和短暂的低速试车。在实际操作中，试车阶段不容忽视，以便使润滑脂均匀分布和挤出过多的润滑脂。 图3说明了润滑油的数量与轴承温度和摩擦力图3说明了润滑油的数量与轴承温度和摩擦力之间的关系。区域A： 润滑油量不足，滚子元素和轨道间不能形成有效保护膜，T和WF会迅速增大。区域B:润滑油量恰好，T和WF最小。区域C:增加了润滑油量，T和?WF都会增加而且T的增加幅度更大。区域D:继续增加油量，WF会增大，T达到最高点后会缓慢下降。散热与摩擦力之间形成平衡。区域E:继续增加油量，在M点后T会迅速下降，这是由于油的冷却占主导作用。B反映的是喷油润滑方式，D则表现了油循环润滑的特征。在使用油润滑时要注意方式的选择和油的粘性及油量的确定。应根据具体环境和条件合理选择。 2.8 密封 使用精密滚动轴承时必须在内部和外界之间有效密封；要考虑以下因素，包括环境情况、润滑方式、密封环绕速度、密封摩擦和密封摩擦导致的温升。 对于精密滚动轴承，最后两个因素更为重要。由于密封摩擦很可能产生轴承不能接受的热量。所以高速情况下精密滚动轴承往往采用非橡胶密封。 非橡胶密封的密封特征由其端盖结构形成，可用于轴向、径向或轴向和径向组合情况。这种密封没有摩擦和磨损。 橡胶密封接触于密封表面，由于接触的摩擦力会使温度升高，橡胶密封的使用受一定的限制。这种形式很少用于精密滚动轴承的密封；此形式仅适于低速情况。 橡胶密封和非橡胶密封结合使用，可以提高密封效果。在实际应用中，当临界速度小于 1m/s 时，可以采用V形橡胶密封，这种应用产生的摩擦力很小，而安装简便，使用经济。 3 应用实例 图4所示为一电子专用设备主轴结构。其转速为2 840 r／min，主轴端跳为0.005 mm，主轴径跳为0.005 mm，受轴向和径向载荷。由于该轴端跳和径跳要求较高，为中等转速，所以采用了精密角接触球轴承。轴承配对使用，分为两组，一组轴向固定，一组轴向外圈放松，以便消除由于温升而引起轴变形对轴承正常工作的影响。布置形式利于提高轴系刚度和解决复杂载荷的共同作用。在装配时采用修研隔圈而达到获得预载荷的目的。该轴系采用了非接触式密封和橡胶密封相结合形式；采用脂润滑方式润滑。 4 结束语 精密滚动轴承在电子专业设备中被广泛使用；精密滚动轴系设计中最关键的是精密滚动轴承的合理的应用。本文对精密滚动轴承应用中应注意的几个方面作了归纳，并通过应用实例阐述了文中的观点；精密滚动轴承只有正确应用，才能发挥其优良的性能