了解轴承预紧力
定义：什么是轴承预紧力？
轴承预紧力 （也称为预紧或初始载荷）是指有意施加在轴承上的可控压缩载荷，以消除内部应力。 清除 预紧力会在滚动体和滚道之间产生轻微的干涉。预紧力确保所有滚动体在所有运行条件下都与滚道保持持续接触，从而消除原本可能存在的少量内部间隙。这使得轴承系统更加坚固、精确，并具有更佳的载荷分布和抗振性能。.
预紧力对于需要高刚性、精确轴定位或在变化或振荡负载下运行的应用至关重要。它是机床主轴、精密仪器和高速机械的标准做法。 不稳定 预防至关重要。.
目的和好处
1. 刚度增加
预加载的主要好处：
- 消除负载下允许挠曲的间隙
- 所有滚动体均相互接触，载荷分布在所有滚动体上。
- 与未预加载轴承相比，轴承刚度可提高 2-5 倍。
- 减少轴挠度并提高系统刚性
2. 提高了准确性和精确度
3. 防止打滑
- 确保滚动部件真正滚动而不是滑动。
- 在轻载或高速行驶时尤为重要
- 打滑会导致轴承快速磨损和表面损伤。
- 预紧力可保持足够的接触力，以实现纯滚动
4. 降噪
- 消除内部间隙引起的嘎嘎声
- 运行更安静、更平稳
- 对于靠近人员或敏感设备的应用非常重要
5. 稳定性增强
在 转子动力学:
预载类型
1. 固定（刚性）预紧力
无论温度或速度如何，预载荷始终保持不变：
- 方法： 垫片、垫圈或锁紧螺母设置到特定位置
- 特征： 高刚度，精确控制
- 限制： 可能随温度升高而增加，存在过载风险
- 应用： 机床主轴，精密设备
2. 弹簧（弹性）预紧力
弹簧维持预紧力，从而实现热补偿：
- 方法： 波形弹簧、碟形弹簧或螺旋弹簧
- 特征： 能够适应热膨胀而不发生过载。
- 优点： 对温度变化的适应性更强
- 应用： 应用场景包括温度变化较大的应用，以及对精度要求不高的应用。
预加载方法
轴向预紧力（最常见）
面对面安装或背靠背安装
- 两个角接触轴承相对安装
- 施加轴向力将轴承推合在一起
- 消除双向轴向间隙
- 适用于机床和高精度应用的标准
可调预紧力
- 锁紧螺母或螺纹固定器可调节以设定预紧力。
- 通过扭矩、轴向力或轴承温升来衡量
- 可在组装或维护过程中进行调整
径向预紧力
- 轴承座圈与轴/壳体之间的过盈配合会产生径向挤压。
- 滚道间滚动体受到径向压缩
- 不如轴向预紧力常见。
- 用于某些密封轴承和特殊应用
预加载幅度选择
轻预装
- 力量： 1-5% 轴承动载荷额定值
- 好处 刚度提高，摩擦力增加极小
- 应用： 通用精密机械
中等预加载
- 力量： 5-10% 动态额定值
- 好处 高刚度，高精度
- 应用： 机床主轴，精密驱动器
重预载荷
- 力量： 动态评级 10-20%
- 好处 最大刚度和稳定性
- 限制： 高摩擦、发热、寿命缩短
- 应用： 超精密应用，低速高刚度要求
缺点和注意事项
摩擦和热量增加
- 预载荷会增加接触载荷和摩擦力。
- 工作温度升高（通常比未预热时高 5-20°C）
- 高温会加速润滑油的劣化
- 可能需要加强冷却或润滑
轴承寿命缩短
- 预载荷会增加运行载荷
- 轴承寿命计算必须考虑预紧力的影响。
- 过大的预负荷会显著缩短寿命
- 权衡：刚度/精度与寿命
热灵敏度
- 固定预紧力随温度升高而增大（差异膨胀）
- 如果不考虑热膨胀，可能会导致过载。
- 弹簧预紧力可适应温度变化
- 设计必须考虑工作温度范围
应用
预加载至关重要
- 机床主轴： 研磨、铣削、车削主轴需要精度和刚性
- 高速设备： 防止打滑和不稳定
- 精密仪器： 测量设备、光学系统
- 振荡负载： 具有负载反转或负载变化的应用
- 力矩载荷： 承受倾覆力矩的轴承
不建议预加载
- 高温应用（存在热过载风险）
- 极高速度（摩擦和发热问题）
- 重冲击载荷
- 当轴承寿命优先于刚度时
- 一般工业应用，精度要求不高
轴承预紧力是提升轴承系统性能的有效手段，它能提高刚度、改善精度，并防止打滑和失稳。然而，为了在特定应用中实现最佳性能，必须仔细权衡预紧力带来的摩擦增加、发热以及潜在的寿命缩短等利弊，并合理地设定和应用预紧力参数。.
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