轴承预载荷 - 决定预载荷力

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

预载荷可表示为一个力或一个路径（距离），尽管预载荷力是主要规格系数。根据调整方法，预载荷还同轴承中的摩擦扭矩有间接关系。 最佳预载荷的经验值可从经过验证的设计中取得，并可用于相似设计。对于新的设计，SKF建议计算预载荷力并通过试验检查其准确性。一般来说，因为实际上不了解所有对实际运行有影响的因素，所以在实践中可能需要进行更正。计算的可靠性首先取决于关于运行中温度条件以及相关部件-最重要的是轴承座-的弹性表现的假定同实际情况的吻合程度。 决定预载荷时，首先应计算提供刚性、轴承寿命和运行可靠性的最佳组合所需要的预载荷力。然后，计算在安装中调整轴承时要使用的预载荷力。安装时，轴承应处于环境温度下，而且无运行载荷。 正常运行温度下适当的预载荷取决于轴承的载荷。角接触球轴承或圆锥滚子轴承可同时承受径向和轴向载荷。在径向载荷下，轴承中会产生作用于轴向的力，一般要由第二个轴承承受，而该轴承面向与第一个轴承相反的方向。一个轴承圈相对于另一个轴承圈的纯径向位移意味着轴承圆周的一半（即滚动部件的一半）承受载荷，在轴承中产生的轴向力为 Fa=0,5Fr/Y 其中Fr为轴承的径向载荷（图38）。 轴向系数Y的数值见产品表。 当单个轴承要承受径向载荷Fr时，如要达到基本载荷额定值（载荷轴承圆周的一半）的必要条件，就必须施加上述强度的外部轴向力Fa。如果施加的外力较小，支撑载荷的滚动部件数量就会较少，轴承的载荷能力就会相应降低。 在由两个单列角接触球轴承或两个圆锥滚子轴承背对背或面对面组成的轴承配置中，每个轴承都必须承受来自另一个轴承的轴向力。两个轴承相同时，径向载荷作用于两个轴承的中心，如果轴承配置调整为零游隙，一半滚动部件承受载荷时就可自动达到载荷分布。在其它载荷情况下，特别是在有外部轴向载荷时，可能需要对轴承加预载荷，以补偿考虑到轴向载荷，由于轴承弹性变形造成的游隙，并在无轴向载荷的另一个轴承上达到更有利的载荷分布。 预载荷还增加轴承配置的刚性。考虑刚性时，应记住刚性不仅受到轴承弹性的影响，而且受到轴和轴承座弹性、轴承圈的安装配合以及应力场中所有其它部件包括支座的弹性变形的影响。这些因素都对整个轴系统的弹性有相当的影响。轴承的轴向和径向弹性取决于内部设计，即接触条件（点接触或线接触）、滚动部件的数量和直径以及接触角度；接触角度越大，轴承的轴向刚性就越高。 如果作为初步估计，假定存在弹性对载荷的线性依赖关系，即弹簧恒比，则对比显示，在相同外部轴向力Ka作用下，预载荷轴承配置的轴向位移比无预载荷轴承配置的轴向位移小（图解2）。例如，一个小齿轮轴承配置由两个尺寸不同的圆锥滚子轴承甲和乙组成，弹簧常数为cA和cB，预载荷力为F0。如果轴向力Ka作用于轴承甲，轴承乙就会无载荷，并作用于轴承甲的额外载荷和轴向位移δa会比无预载荷的轴承小。但是，如果外部轴向力 超过 Ka=F0[1+(cA/cB)] 的数值，轴承乙就会解脱轴向预载荷力，在额外载荷下的轴向位移就会同无预载荷轴承配置相同，即完全由轴承甲的弹簧常数决定。为了防止轴承乙在轴承甲承受载荷Ka时完全无载荷，需要以下预载荷力： F0=KacB/(cA+cB)。 预载荷轴承配置中的力和弹性偏移以及预载荷力变化的影响最容易在预载荷力/预载荷路径图解（图解3）中识别。这个图解由部件的弹簧曲线组成，这些部件针对预载荷相互调整，使以下条件成为可能。 ?预载荷轴承配置中预载荷力和预载荷路径的关系； ?外部施加的轴向力Ka同预载荷轴承配置的轴承载荷以及由外力产生的弹性变形的关系。 在图解3中，所有要承受运行力的额外载荷的部件均以从左向右增加的曲线代表，而所有无载荷部件均以从右向左增加的曲线代表。曲线1、2和3代表不同的预载荷力（F01、F02<F01和F03=0）。虚线代表轴承本身，而实线代表整个轴承位置（轴承及相关部件）。 使用图解3，有可能解释例如小齿轮轴承配置（图40）的关系，其中轴承甲通过轴和轴承座针对轴承乙调整，以提供预载荷。外部轴向力Ka（齿轮力的轴向部件）加在预载荷力F01之上（曲线1），以至轴承甲要承受额外载荷，而轴承乙却无载荷。轴承位置A的载荷指定为FaA，而轴承位置B的载荷指定为FaB。 在力Ka的影响下，小齿轮轴发生δa1程度的轴向位移。选择了较小的预载荷力F02（曲线2），这样轴承B正好由轴向力Ka卸载，即FaB=0而且FaA=Ka。小齿轮轴在这种情况下发生δa2>δa1程度的位移。轴承配置无预载荷时（曲线3），小齿轮轴的轴向位移最大（δa3>δa2）。