机床主轴三联角接触球轴承预紧力的研究
轴承预紧力研究方法总结
variable preload and constant preload
Based on the analysis above, the variable preload for the entire speed range can be obtained from Tables 8 and 11. A preload of 2000 N is selected as the constant preload according to the medium preload. The temperature rises of bearing under variable preload and the constant pressure preload were simulated by aid of FEM. The temperature rises corresponding to the rotational speeds are shown in Fig. 7. For constant pressure preload, the temperatures of the bearing increase almost linearly with the spindle speed. For variable preload, the bearing temperatures increase when the speed is less than 3000 rpm, and decrease as the spindle speed exceeds 3000 rpm. When the spindle speed exceeds 4000 rpm, the bearing temperatures are lower than the constant pressure preload, by 3 °C at 7000 rpm.
主轴滚动轴承轴向预紧技术
专题与综述Topics and reviews0 引言电动主轴是通过将旋转轴放置在电动机的转子中而形成的完整的主轴单元。
大多数电主轴旋转10000到400000 r/min，广泛用于机械，汽车，航空航天，电子和其他领域。
为满足低速高扭矩切削和高速高精度切削的要求，提出了现代数控加工技术。
为了在低速下获得足够的刚度，必须对电主轴轴承施加大的预载荷。
通过在高表面条件下施加小的预载力可以获得高表面光洁度。
1 主轴滚动轴轴向预紧技术现状由于其内部结构复杂，工艺稳定，电主轴维护方便，大多数高速加工中心的电主轴只能根据重载和介质的综合要求，对轴承施加适当的初始预紧力和轻预载张力[1]。
正确的预加载消除了轴承间隙，提高了轴的刚度和加工精度。
然而，随着电主轴温度的升高，热膨胀导致轴承的实际预载荷超过初始预载荷，导致轴承温度升高。
滚动轴承的精度寿命成为加工中心主轴精度寿命的瓶颈。
轴承预压技术是电主轴的关键技术之一。
它与电主轴的精度，刚度和温升有关。
因此，有必要系统地开展国内外主轴滚动轴承轴向预压技术的研究成果。
回顾分析总结，掌握电主轴轴承预紧技术的未来发展趋势。
2 轴承预紧力滚动轴承电主轴通常包括主轴壳体，主轴（转子），后端浮动轴承，工具接口，润滑系统和定子冷却水夹克。
高速轴承加工技术是电主轴许多关键技术中的第一项。
实现电主轴的高速，高精度是关键，也决定了电主轴的寿命和承载能力。
电主轴轴承包括角接触球轴承，圆锥滚子轴承，静压轴承和磁力轴承。
磁悬浮轴承具有磨损低，能耗低，噪音低，寿命长，无润滑等优点，但价格昂贵，控制系统复杂，加热问题不易解决[2]。
不适合大规模推广电主轴。
静压轴承是一种多油楔形油膜轴承，结合了流体动力轴承和静压轴承的优点。
解决了动压轴承高速运转时发热量大，供油系统复杂的问题，克服了动摩擦轴承启停过程中干摩擦的缺点。
它具有良好的高速性能和宽广的速度范围。
适用于大功率粗加工和超高速精加工。
但是，动态和静态轴承必须单独设计和制造。
定位预紧配对角接触球轴承工作预紧力分析
Ｉ ＝Ａｏ ＋ ｋ＋ ， ｋ ｆｋ 。 。
（０ １）
为
式中：
为 外 圈和 座 孔 的 原 始 设 计 过 盈 量 。外
粗 糙 度 、 何误 差 等 其他 因素 引起 的过 盈 量 变 化 几
ａ ＝ａ ｏ＋ ｆ ｆ ＋ ＋ ， （） ４
ห้องสมุดไป่ตู้
收 稿 日期 ：０ ２—０ ２１ １—１ ； 回 日期 ：０ ２—０ ０修 ２１ ２—０ ３
式 中：ｆ ａ 为有效配合过盈量 ； 肋 原始设计 过盈 △
《 轴承￣ ０ ２ Ｎ ． ２１．ｏ９
量 ； 为 内圈 和 轴 的 离 心 膨 胀 引 起 的过 盈 量 变 化 量 ；ｆ 为 热 膨 胀 引 起 的过 盈 量 变 化 量 ； ａ，
生 公转 打 滑和 陀螺旋 转 ， 小 球 自旋 滑动 ， 而减 减 从 小 摩擦 和 发 热 。在 航 空 、 天 和 机 床 等 领 域 轴 向 航 预 紧配 对 角接触 球轴 承 的应用 非 常广 泛 。 按 照施 加 预 载 荷 的方 法 ， 向预 紧分 为 定 位 轴 预紧和 定压 预紧 两 种 … ， 同样 的轴 向载 荷 下 ， 在 定 位预 紧使支 承 系 统 的轴 向刚度 比单 个 同 型号 轴 承 提高一 倍 ， 也可使 支承 的径 向刚度 显著 提 高 。但 是
内圈 随轴一 起高 速旋 转 时会 产 生很 大 的离 心 力 ， 内圈产 生径 向和环 向 （ 向 ） 使 切 应力 ， 而 产 生 从
膨胀 ， 即离 心 膨 胀 。根 据 弹性 理 论 中 的厚 壁 圆筒
为球工 作 温度 ； 为球 直 径 ；ｏ ， Ｊ Ｔ 为室 温 。
高速角接触球轴承预紧力分析及可控预紧方法研究
高速角接触球轴承预紧力分析及可控预紧方法研究高速角接触球轴承预紧力分析及可控预紧方法研究摘要：角接触球轴承在工程应用中广泛使用，其性能直接影响到机械设备的工作效率和寿命。
预紧力作为角接触球轴承中的重要参数，对于提高轴承的刚性和抗疲劳性能起到至关重要的作用。
本文通过对高速角接触球轴承预紧力的分析和研究，探讨了可控预紧方法，以进一步提高轴承的运行稳定性和可靠性。
1. 引言角接触球轴承作为一种重要的传动元件，广泛应用于高速机械设备的支撑系统。
在高速运转的过程中，轴承面临着高温、高速和高负荷等复杂工况，因此其性能的稳定性和可靠性显得尤为重要。
而预紧力的大小直接影响轴承的刚性和承载能力，因此对其进行准确的分析和控制具有重要意义。
2. 高速角接触球轴承预紧力分析2.1 薄壁模型的建立通过建立高速角接触球轴承的薄壁模型，可以得到轴承在高速工况下的接触应力和变形情况。
首先，根据轴承的几何参数和材料力学性质，建立轴承的有限元模型。
然后，利用有限元方法进行计算，得到轴承在不同预紧力下的接触应力和变形情况。
2.2 预紧力的影响根据薄壁模型的计算结果可以发现，预紧力对于轴承的刚性和承载能力有着直接的影响。
当预紧力增大时，轴承的接触应力增加，刚性增加，但是由于接触应力的增加，可能导致接触面的磨损加剧。
因此，预紧力的大小需要在合理范围内进行选择。
3. 高速角接触球轴承可控预紧方法3.1 液压调节法液压调节法是一种常见的可控预紧方法，通过调节流体的压力和流量来实现预紧力的控制。
该方法具有调节范围大、精度高的优点，适用于对轴承的精确控制。
3.2 磁力调节法磁力调节法利用磁场的作用，通过改变磁场的强度和方向来调节轴承的预紧力。
该方法具有调节范围大、响应速度快的特点，适用于对轴承预紧力的实时调整。
3.3 机械调节法机械调节法通过改变预紧垫片的厚度或调整螺母的位置来实现对预紧力的调节。
该方法简单易行，但调节范围相对较小，适用于对预紧力要求不高的场合。
轴承预紧的原理、作用
轴承预紧的原理、作用一、轴承预紧的原理轴承预紧一般用于高精密运转条件下的工况场合。
从理论上讲，轴承在零游隙甚至一定程度下的负游隙工况场合运转才最平稳，此时轴承刚度得到最有效发挥，轴承运转时的噪音也最低，因此，应尽量保证轴承在此条件下工作。
但是考虑到轴承的安装配合、工作时温度变化所引起的材料变形等因素，轴承在加工时都是预留有正向游隙的。
为了能在高精密运转条件下的工况场合使用，就在轴承和相关部件安装配合后，采取一定的措施来施加预紧力，通过调整内外套圈的位置，来调整轴承游隙，使得轴承工作时的游隙值为零或负，这样就可以保证高精密运转下轴承运转的平稳。
关于要实施预紧的轴承型号，基本上覆盖了所有常规型号，也可以说，高精密场合用到的所有类型轴承，都需要进行预紧。
包括：深沟球轴承（家用电器用到）、角接触球轴承（其在高速机床主轴上使用时必须进行预紧）、推力轴承类、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等，都可以见到预紧的情况。
需要说明的是：预紧也有个度，预紧太过了也会造成轴承工作温升过高，容易造成轴承的早期失效。
但是预紧太小，高速运转时，轴承又不能平稳运行。
所以目前也开发出预紧力可变调整机构。
预紧分为轻度预紧、中度预紧和重度预紧。
当轴承需要高速运转并要求运转平稳时，应该实施轻度预紧；当轴承需要提高承载力和刚度，且转速不高时，应实施中度或重度预紧。
轻度预紧只是为了减少轴承在工作运转时，非接触区内滚动体与滚道间因游隙所产生的窜动，因此，保证轴承游隙为零或者零上游隙即可；中度或重度游隙为零下负游隙。
预紧力的大小必须经过计算得出，计算必须考虑轴承的内部结构及相关尺寸，包括沟曲率、钢球曲率、材料性能等。
计算出来后再转化为螺栓的扭矩，因为一般预紧力都是通过螺栓来施加，所以可以通过扭矩扳手来施加预紧力。
需要说明的是，国内很多场合都是靠经验来控制预紧力，这种方法一是因为国内轴承精度的一致性比较差，二是对预紧力的控制方法不是很规范所致。
圆锥滚子轴承无论正负游隙都是纯滚动,其最大的发热源是在滚子大端面与内圈大挡边处的滑动摩擦, 而调心滚子轴承无论正负游隙其滚子的不同点与内外圈滚道都有滑动摩擦.一般在负游隙时发热量急剧增大的原因时预载荷破坏了润滑油膜,使两金属接触表面直接粘连.三对角接触球轴承则不然，轴承在装配后是否纯滚动取决于轴承的装配状态。
角接触球轴承预紧力是怎样计算的
角接触球轴承预紧力是怎样计算的机床上用于金属切削的主轴是机床的关键部件,其运转的正常是衡量机床可靠性的重要因素。
主轴组件的各项精度是用来保证被加工工件质量的重要方面, 而主轴轴承是用来支承主轴组件、保证主轴的刚度、承载力及旋转精度的重要零件。
众悦主轴轴承在运转过程中因为一些因素产生磨损造成精度降低、滚道面损伤、发热量大、噪音增大等状况,使轴承不能继续使用,这时需要拆卸主轴, 更换轴承备件。
如果轴承使用不当就会造成主轴维修次数增加,造成停工时间,影响生产率。
所以要正确选用轴承来延长轴承的使用寿命。
主轴轴承装配时需要对轴承进行预紧,合适的预紧量可以获得合适的预紧力, 能提高轴承的寿命和精度。
预紧使滚道和滚动体之间在没有外载荷的情况下对轴承先施加载荷,当有外载荷存在, 使轴承的载荷叠加,从而提高轴承的刚度。
但是过度预紧是轴承滚动体和滚道的接触应力增大,摩擦力增大,使轴承温升提高寿命降低。
所以要根据载荷和转速, 综合考虑预紧力。
角接触球轴承的预紧方式分为定压预紧和定位预紧两种。
使用最普遍的定位预紧方式,使用定位预紧时轴承的相对位置不会发生变化,即由于负荷而引起的轴的位移较小。
角接触球轴承的预紧量和预紧力都是由轴承公司组配,按照预紧力的大小分为轻(L),中(M),重(H)三个等级。
一般的主轴轴承使用轻预紧和中预紧方式。
预紧力大小根据切削时的承受的最大轴向力大小选用。
为保证主轴的抗振性能, 选择的预紧力大小要不小于所承受负轴向负荷的20%～25%, 还要考虑滚动疲劳寿命、轴承的刚度等。
预紧力和预紧量是根据以上综合考虑出的,必要时通过预加载荷试验并测定, 因为主轴装配在运转过程中预紧力会发生变化, 所以预紧力是“测”出的而不是算出的。
主轴轴承预紧力的发展及研究
图 １主轴结构示 意图 滚 动轴承 理论分析方法 不但 能够 弥补传 统设计理念 的不足 ， 而 且能够 从 本质 上揭示轴 承设计方案 中存在 的问题 。 随着滚动轴承理论分析方法的 不断完善 ， 可以逐渐 的降低 新轴承 产品的研 发周期和费用 。对于 高速 精密 角接 触球轴承组合 ， 尺寸偏差 、 沟 曲 率 半 径 系数 及 转 速 等 对 轴 承 组 合 的 载 荷 分配具 有显著 的影 响， 从而会相应 的影 响轴承 的使用性能 。 ２滚动轴承基本理论 的发展现状 ２ Ｏ世纪末 以来 ， 随着工业 水平 的迅猛发展 ， 轴承 需求 也越来 越大 ， 相 应 的对 于 轴承 的 承载 能 力及 寿 命 等 的理 论 分 析 也 获 得 了空 前 的发 展 。目前 常 用的滚动轴承分析模 型主要有静 力学模型 、 拟 静力学模 型、 拟动力 学模 型 和 动 力 学模 型 。 静力 学模型研 究滚动轴承在外 载荷和位移 约束的条件 下的静力平衡 问题 ， 只考虑滚动体与 内外滚道 的法 向接触力 ， 而忽 略保 持架、 密封圈及离 心力和陀螺力矩 等对轴承静力平衡的影响 ， 并且假 设滚 动体与滚道之 间为 纯滚动接触且 内外接触角始终相等 。 静力学模 型的分析主要是受力平衡方 程和变形 几何相 容方程联合求解 ， 通常用数值方法求解 这些较为复杂 的非
科 学 进 步
主轴轴承预 紧力 的发展及研 究
唐
摘
伟 ， 侯 晓冬：
（ １ ． 辽 宁省高速公路管理 局鞍山管理处 ； ２ ． 沈 阳赛特维工业装 备有限公司） 要： 主轴轴 承的性能直接影响 到电主轴的性能， 因此机床 的加工精度和效率等重要性能很 大程 度上取决于主轴轴承 ， 提高机床 的生产 效率和加
轴承预紧的方法
轴承预紧的方法提一下在工厂里时的一个做法,当时有"预紧",但在工人装配时他们往往是凭感觉的,因为也没有提出预紧力是多大,他们是先装上,拧紧,年纪小的师傅还用塞规,年纪大的师傅在拧紧后(比如是螺母),再将螺母倒退几下,就可以了。
对于不是很精密的设备，老师傅的经验足够了。
但如果是低温或主轴，还是要有精确定位尺寸保证的。
不能依靠螺纹的“经验”预紧。
我们的低温轴承箱对弹簧片的定位是经过很多试验最终确定的。
不然工作不到1小时就不行了。
轴承（包括万能组合轴承）出厂时就确定了预紧量大小，型号后缀中的UL、UM就表示了预紧等级。
尤其万能组合轴承，当其内外圈平齐时就能达到要求的预紧，用户要做的就是配磨隔圈，确保隔圈端面平行度<0.002mm。
故万能组合轴承应用越来越广。
轴承预紧一般用于高精密运转条件下的工况场合。
从理论上讲，轴承在零游隙甚至一定程度下的负游隙工况场合运转才最平稳，此时轴承刚度得到最有效发挥，轴承运转时的噪音也最低，因此，应尽量保证轴承在此条件下工作。
但是考虑到轴承的安装配合、工作时温度变化所引起的材料变形等因素，轴承在加工时都是预留有正向游隙的。
为了能在高精密运转条件下的工况场合使用，就在轴承和相关部件安装配合后，采取一定的措施来施加预紧力，通过调整内外套圈的位置，来调整轴承游隙，使得轴承工作时的游隙值为零或负，这样就可以保证高精密运转下轴承运转的平稳。
关于要实施预紧的轴承型号，基本上覆盖了所有常规型号，也可以说，高精密场合用到的所有类型轴承，都需要进行预紧。
包括：深沟球轴承（家用电器用到）、角接触球轴承（其在高速机床主轴上使用时必须进行预紧）、推力轴承类、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等，都可以见到预紧的情况。
需要说明的是：预紧也有个度，预紧太过了也会造成轴承工作温升过高，容易造成轴承的早期失效。
但是预紧太小，高速运转时，轴承又不能平稳运行。
所以目前也开发出预紧力可变调整机构。
优化机床主轴的轴承预紧力实验研究
优化机床主轴的轴承预紧力实验研究摘要实验研究目的的可行性及影响由调整轴向轴承温度上升、振动水平的预载力和径向载荷在主轴轴承试验台决定。
试验台的轴由高速主轴的机械化在范围0 ~ 20000rpm。
通过使用液压压力，可以自动调整、控制轴向预加载荷和轴承的径向载荷。
对热电偶和保利便携式激光测振仪PDV100的温升和试验轴承的径向振动扩展的进行试验测定。
实验结果表明，轴承的温升随径向荷载的增加增加的，是非线性的，但温升与轴向预紧力和旋转速度的增加是一致的，几乎呈线性增加。
在本文中，备用的轴向预紧力用于轴承。
当旋转的速度超过轴的临界转速时，轴承轴向预紧力将有着显著的变化。
低的预紧力可降低轴承振动和轴承温度上升。
在其他的速度范围变化是，高的预紧力可以提高高速主轴的振动特性和轴承温度低于所定压预紧主轴。
1.导言为了实现超精密加工的速度和效率，必须在系列中一个单一的机床主轴中使用低速和光的高速两重切削、切割。
现代刀具主轴需要高速旋转性能以及广泛的采用旋转特性。
然而，由于主轴增加的速度，主轴振动和热增长成为要考虑的关键因素。
不考虑主轴系统中的偏差损失，由于受速度、预紧力和润滑剂的摩擦，轴承滚道和球主要产生的是热量。
主轴系统的所有温度都会提高，接近线性增加并转速和预紧力都增大。
滚动轴承表示一般的内部游隙。
预紧力调整可以改善摩擦、刚度和旋转精度的轴承的内部游隙。
相比其他不准确的读数，使用传统的热耦合器，直接的位移测量系统可以准确地监测和补偿热生长与机动的高速锭子之间的关系。
同时，一些研究者考察了预紧力对主轴系统性能的影响，发现预紧力可以提高主轴的刚度和固有频率。
内膜的轴向预紧力在轴承的应用对降低磨削机床主轴系统的振动水平有重要重要。
用有某些预紧力的价值，以确保测试主轴有较低的振动水平和较高的轴承的使用寿命。
当转速传递轴在临界转速时，将改变主轴系统的旋转性能。
本文主要研究了预紧力、径向振动和温度上升的轴承实验之间的关系。
角接触球轴承安装预紧浅析
图４
“同向排列”时的隔套宽度
第２期
张利巾：角接触球轴承安装预紧浅析
６】
方式以两套轴承同向排列对放于轴两端最为多 乃｜￣＝砀＋４墨一４疋， 见。若要使角接触球轴承在安装后发挥预想的作
式巾：乃。——外圈隔套的宽度 氏——内圈隔套的宽度。 按此尺寸加Ｔ｛ｎ的隔套宽度，会使安装后的
轴承获得满意、可靠的预紧。以上隔套宽度的计
为图ｌ中轴承为同向排列，故一套轴承测量彳Ｋ，
图２轴承预加负荷与寿命系数曲线图
轴承预加负荷量的大小一定要选择适当。预
紧量过小将达不到预紧的目的，预紧量过大又会 使轴承中的接触应力和摩擦阻力增大，从而导致 轴承寿命的降低。轴承预加负荷量的确定要考虑 两个因素：（１）运转速度；（２）工作载荷的大 小。如运转速度高，宜选用小的预加负荷量。运 转速度低，宜选用较大的预加负荷量。若工作载 荷小（轻载），应选用小的预加负荷量。若工作
为主轴支承。图１即是角接触球轴承在机床主轴
部件中的一种常用结构。此种结构在磨加工机床
中被广泛应用，它采用的是两套轴承同向排列，
收稿日期：２０ｌ】一０ｌ一１８． 作者简介：张利中（１９５５一），男，工程师．
际变形量，从而改善支承刚度，提高旋转精度的
一种措施。预紧即是在轴承承受工作负荷之前对
其施加的一个预加力或称预加负荷。这个预加负
过程中需要注意的关键问题是什么？采用怎样的 方法才正确合理？为什么有些以角接触球轴承为 支承的主轴部件组装后的工作精度达不到设计要 求？就此问题，笔者根据工作中的接触和体验，
寸及弹簧数量。图ｌ的结构，已被实践证明是十 分合理的，适合于转速要求较高，载荷较轻的场
合。
谈一点粗浅的认识。 ２
３
安装过程中的关键步骤一预紧
主轴轴承预紧力自调节系统研究报告
摘要机床等主轴部件的转速高，易发热，引起轴承温升的主要因素有：1，转速升高，使作用在轴承滚珠上的离心力和陀螺力矩增加，使摩擦力矩增加；2，温度升高使轴承膨胀，从而增加预紧力，使摩擦力矩增加。
若在成对使用的轴承中间采用双层套筒，两个套筒的材料和长度均不同，利用其热膨胀率的不同而产生的变形差，减小轴承所受预紧力，使摩擦力矩减小，温度便逐渐降下来。
本文以角接触球轴承为例，通过分析计算轴承在各种预紧载荷作用下不同转速的摩擦力矩、功率损耗，用有限元软件进行模拟热分析，得到各种预紧情况下温度与转速的关系曲线，及各转速下温度与预紧力的关系曲线。
根据轴承工作环境温度要求、套筒伸长量和预紧力的关系，分析温度降低所套筒变形量。
根据套筒的伸长量-温度曲线，设计套筒的最佳长度，使其伸长量满足上述变形量的要求。
由于主轴正常工作需限制最低预紧力，且预紧力的减小带来的温度降低量有限，所以本文所述结构只能在一定转速围有较好的效果。
尽管如此，它已能满足中高速机床的要求，且费用低使用方便，因此仍有实用价值。
关键词：虚拟设计；预紧力；有限元热分析ABSTRCTWith the increasing of the rotational speed of the machining tool spindle, it’s temperature rises very fast. Two main factors cause it. First, the increase of the centrifugal torque and gyro torque make the friction increase. Second is the expansion of the bearings make the preload grow, then the friction increases. In order to reduce the temperature, a structure may be used. Two quills machined by two kinds of material which rate of expansion are different, are installed between the inner(or external)raceways of twin bearings. Their lengths are distinct. The preload reduced by the expanded quill. So the friction decreases, and the temperature drops.On basis of the high speed angular contact ball bearing of the5-axis machining center, analysis the relation of the expanded length of quills, the reduced preload and the dropped temperature. The heat and temperaturechange has been calculated by finite element analysis method and thermodynamics simulation. The expect result is that perfect two quills are designed, i.e. their material kinds and initial length are proper to the needs of temperature dropping.KEY WORDS : virtual designing; preload; thermal analysis目录前言 (1)第一章概述 (2)1.1 技术背景 (2)1.2 课题概述 (2)第二章系统方案选择 (4)2.1 现有方案分析 (4)2.2 具体方案确定 (6)第三章主轴发热和温升计算 (11)3.1 三维有限元的基本理论 (11)3.2 有限元分析过程 (13)3.3主轴发热和温升计算 (14)3.4计算结果分析 (31)第四章预紧力自调节结构具体设计 (40)4.1滚动轴承预紧原理 (40)4.2 预紧载荷的确定 (42)4.3 套筒尺寸设计 (49)4.4 结果分析 (72)4.5 压电瓷结构预紧力自调节系统 (73)第五章结论 (75)致 (77)参考文献 (78)前言高速化是近年来发展的重要趋势，成对有预紧力的角接触球轴承由于可以提高支撑的刚性，减小振动，因而在高速切削机床中有广泛应用。
轴承预紧力研究方法总结-精品文档
调压预紧
用液压力推动轴承某些部位，改变油的压力可调整预紧力大小，和现 代控制技术相结合，可以达到随轴承负荷或转速不同，自动控制预紧力 的大小。
2. 滚动轴承预紧方式的选择：
• 定位预紧一般用于负荷变化不大、转速不是太高、精度一般、温度变化 不大的场合。 • 定压预紧轻负荷以下的滚动轴承，转速很高、旋转精度要求高、中心偏 移要求小、振动要求小、噪音要求低、温度变化大的场合。(若是采用定位预 紧，热膨胀有可能使轴承预紧力过大或轴承咬死。)
500
5,575,215 808,860 273,130 128,980 72,656 45,535 30,627 21,663
1000
3,949,136 572,940 193,470 91,359 51,465 32,254 21,694 15,345
2000
2,555,320 370,730 125,190 59,115 33,301 20,870 14,037 9929
综合一些资料，将滚动轴承的负荷分为四种：重、中、轻、微
重负荷轴承预紧力=额定动载荷/25 中负荷轴承预紧力=额定动载荷/50 轻负荷轴承预紧力=额定动载荷/100 微负荷轴承预紧力=额定动载荷/500
• • • •
重负荷轴承预紧力=额定动载荷/20 中负荷轴承预紧力=额定动载荷/40 轻负荷轴承预紧力=额定动载荷/80 微负荷轴承预紧力=额定动载荷/400
1. Variable preload spindle system
2. Preload for low speed（n〈3000rpm）
Lives of the bearing (h).
Preload (N) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
角接触球轴承组合轴向预紧力分析
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角接触球轴承预紧具体措施
角接触球轴承预紧具体措施了解角接触球轴承预紧的具体方法。
下面分别给大家详细说明一下：角接触球轴承径向预紧：径向顶紧法多使用在承受径向负荷的圆锥孔轴承中，典型的例子是双列精密短圆柱滚子轴承利用螺母调整这种轴承相对于锥形轴颈的轴向位置，使内圈有合适的膨胀量而得到径向负游隙，这种方法多用于机床主轴和喷气式发动机中。
角接触球轴承轴向预紧：轴向预紧法大体上可分为定位预紧和定压预紧两种。
在定位预紧中，可通过调整衬套或垫片的尺寸，获得合适预紧量；也可通过测量或控制起动摩擦力矩来调得合适的预紧；还可直接使用预先调好预紧量的成对双联轴承来实现预紧的目的，此时一般不需用户再行调整，总之，凡是经过轴向预紧的轴承，使用时其相对位置肯定不会发生变化。
定压预紧是用螺旋弹簧、碟形弹簧等使轴承得到合适预紧的方法。
预紧弹簧的刚性—般要比轴承的刚性小得多，所以定压预紧的轴承相对位置在使用中会有变化，但预紧量却大致不变。
角接触球轴承定位预紧与定压预紧的比较在于预紧量相等时，定位预紧对轴承刚性增加的效果较大，而且定位预紧时刚性变化对轴承负荷的影响也小得多。
定位预紧在使用中，由于轴和轴承座的温度差引起的轴向长度差，内外圈的温度差引起的径向膨胀量以及由负荷引起的位移等的影响，会使预紧量发生变化；而定压预紧在使用中，预紧的变化可以不予考虑。
由于角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向游隙和轴向游隙之间有一定的关系，因此在涉及游隙的问题时，只需指定其中一个数值，在大部分的情况下是以轴向游隙为主要参数。
调整轴承的游隙或预紧时，可以在轴承达到零游隙后，通过拧松或锁紧轴上的螺母或轴承座中某些带螺纹的部件，如挡圈。
另一个方法是在内圈或外圈与挡肩之间的位置加上一些厚度经过计算的垫片或垫圈。
具体采用哪一种方法来进行游隙的测量或调整，通常是根据需要调整的数量而考虑和决定。
使用千分表是其中用来测量轴向游隙的方法，例如用于测量轮毂轴承的配置。
在测量或调整圆锥滚子轴承的游隙时，应先反复转动轴或轴承座数周，以确保滚子的大端面与内圈的挡边有良好的接触。
角接触球轴承预紧与刚度
角接触球轴承预紧与刚度球轴承是常用的一种滚动轴承，其广泛应用于各种机械设备中，如汽车、飞机、火车、机床等领域。
为了提高球轴承的精度和可靠性，必须对其进行预紧和调试。
本文主要介绍角接触球轴承预紧与刚度的相关知识。
一、角接触球轴承的基本知识角接触球轴承是一种具有内外环和球体的滚动轴承。
相比于深沟球轴承和调心球轴承，角接触球轴承可以承受更高的轴向和径向载荷，具有更高的刚度和精度。
角接触球轴承的接触角度一般为15度、25度或30度。
在预紧过程中，通过改变内外环的相对位置，实现轴向力的调节，从而达到预定的预紧力。
角接触球轴承的预紧方法主要包括前紧法和后紧法。
（一）前紧法前紧法是把轴承的内环安装在轴上，外环安装在外壳上，然后利用螺母或调心套将外环向轴承内环的方向前推直至达到预紧力，最后锁紧螺母或调心套。
这种方法适用于在前端安装的角接触球轴承，如机床主轴。
角接触球轴承的刚度主要包括径向刚度和轴向刚度两种。
（一）径向刚度径向刚度是指轴承在受到径向力时，对径向变形的抵抗能力。
一般来讲，径向刚度越高，轴承的刚性和精度就越高。
径向刚度的大小取决于轴承的结构和材料性能等因素。
角接触球轴承的预紧力对轴承的刚度和精度有着重要的影响。
预紧力越大，轴承的刚度和精度也越高。
但如果预紧力过大，轴承的运转阻力会增大，轴承的使用寿命会缩短，甚至会导致严重损坏，因此必须选择适当的预紧力。
总之，角接触球轴承是一种重要的滚动轴承，其预紧和刚度对机械设备的性能和寿命有着重要影响。
在使用角接触球轴承时，需要根据具体的工作条件和要求，选择合适的预紧方法和预紧力，以达到稳定的运转和优异的工作性能。
预紧力可控主轴动态特性分析与试验研究的开题报告
预紧力可控主轴动态特性分析与试验研究的开题报
告
一、研究背景
随着制造业的不断发展和加工精度的不断提高，对机床精度的要求
也越来越高。
而主轴作为机床精度的核心部件，其动态特性对机床精度
和加工质量具有重要影响。
传统的主轴由于预紧力产生的刚性无法调节，使得机床的动态特性无法得到有效控制，限制了机床的进一步提升。
因此，需要研究一种可以调节预紧力的可控主轴，以实现对机床动
态特性的有效控制。
这种主轴可以根据加工要求灵活调节预紧力，从而
优化主轴的动态特性，提高加工精度和效率。
二、研究目的
本研究旨在分析可控主轴预紧力对机床动态特性的影响，通过试验
研究验证分析结果，探究可控主轴的优化方法和应用价值，为机床精度
的进一步提高提供理论基础和实践指导。
三、研究内容及方法
1. 分析可控主轴预紧力对机床动态特性的影响机理，建立数学模型。
2. 设计可控主轴动态特性试验平台，在试验平台上进行实验研究，
得出可控主轴预紧力对机床动态特性的影响规律。
3. 对试验结果进行分析和评价，并提出可控主轴的优化方法。
4. 编写论文，总结研究工作，提出结论和展望。
四、预计成果及意义
1. 建立可控主轴动态特性数学模型，得出预紧力对主轴动态特性的
影响规律。
2. 设计可控主轴动态特性试验平台，完成试验研究，并得出实验结果。
3. 对试验结果进行分析和评价，提出可控主轴的优化方法，为机床精度的提升提供理论指导。
4. 发表相关论文，推广研究成果，为机床行业的发展做出贡献。
角接触球轴承预紧的作用
角接触球轴承预紧的作用
1.提高系统的刚度：预紧作用可以使轴承内外圈之间产生一定的轴向
压力，从而增加轴承的刚度。
在高速运转时，轴承非常容易发生高频振动，使用预紧能够有效地减小振动幅度，提高系统的刚度和运行的稳定性。
2.抵消运动中的轴向间隙：在许多机械设备中，由于制造误差、材料
热膨胀等原因，轴向间隙往往是不可避免的。
通过预紧，轴承的外圈和内
圈之间的间隙可以被补偿，从而减小摩擦和振动，提高轴承的运行精度和
平稳度。
3.防止轴承的松动和旋转：在高速、高负荷和振动频繁的环境下，轴
承可能会出现松动和旋转的情况，导致设备的失效和损坏。
通过适当的预
紧力，可以有效地防止轴承的松动和旋转，保证设备的正常运行。
4.延长轴承的使用寿命：预紧可以减小轴承的内部滚动摩擦，降低轴
承的温升和磨损，从而延长轴承的使用寿命。
在高速运转时，预紧还可以
减小滚动轴承的内圈和外圈之间的相对滑动，降低热量和能量的损失，提
高轴承的效率和寿命。
5.调整轴承的运行清场：在一些特殊的工况下，轴承可能会受到较大
的径向和轴向负载，并且在运行过程中温度升高，从而引起轴承的变形和
不稳定。
通过适当的预紧力，可以使轴承在运行时保持一定的预紧度，调
整轴承的内部结构，提高轴承的运行清场，减少变形和失效的可能性。
总之，预紧是角接触球轴承安装过程中的一个重要步骤，其作用是提
高系统的刚度、抵消轴向间隙、防止轴承的松动和旋转、延长使用寿命和
调整运行清场。
通过适当的预紧力可以保证轴承的正常运行和工作性能，
提高设备的可靠性和稳定性。
轴承预紧力的确定.doc
北京工业大学毕业设计论文题目：轴承最佳预紧力的确定论文作者：闻琦学科：机械设计及其自动化研究方向：机械制造申请学位：学士学位指导教师：刘志峰副教授所在单位：机械工程与应用电子技术学院答辩日期： 2012年5月授予学位单位：北京工业大学北京工业大学毕业设计（论文）任务书题目轴承最佳预紧力的确定专业机械电子工程学号08010106姓名闻琦主要内容、基本要求等：主要内容：在低速重载下，计算在不同预紧力转速下，轴的刚度和生热，采取有限元法，通过计算轴承刚度和发热量对主轴刚度和温升的影响，研究轴承预紧力对主轴刚度和温升的影响机制。
使用三维软件CAD进行BT30型主轴的三维造型，分析工作情况和边界条件，使用ansys进行轴的刚度分析、温度场分析，根据分析结果，确定最佳预紧力。
基本要求：1计算预紧力对轴承刚度的影响规律。
2计算预紧力和转速对轴承发热的影响规律。
3 计算轴承温升。
4 做出高速电主轴的三维模型，利用ANSYS仿真验证。
5做出曲线图，确定最佳预紧力。
完成期限：2012年6月指导教师签章：专业负责人签章：年月日摘要高速电主轴是加工中心的核心功能部件，具有结构紧凑、惯性小、转速高、动态特性好等诸多优点，在高速机床中得到广泛应用。
其中机床主轴单元轴承的预紧是否合理直接关系到主轴的静、动态特性，有必要从轴承预紧方式的选择和预紧力大小的确定两个方面进行分析研究。
本文基于精密电主轴-轴承系统结构动、热态特性分析，通过对影响轴承结合部位刚度、轴系刚度特性因素的研究，根据对轴承径向载荷、摩擦力矩、生热及温度场的变化，得到关于转速、预紧力温升对轴承结合部动刚度和轴系刚度的影响规律。
本文以BT30型电主轴为模型，运用inventor建立其三维分析模型，选定了轴承型号为7212c，分别通过数学计算和仿真对轴承的刚度和生热进行了研究，分析了轴承的摩擦力矩、运动、载荷和刚度，研究了热特性和预紧力对轴承刚度的影响，进行了仿真实验，最终得到轴承的最佳预紧力。
角接触球轴承的预紧技术
!产品设计与应用#角接触球轴承的预紧技术姜韶峰1,刘正士1,杨孟祥2(1.合肥工业大学,安徽 合肥 230009;2.洛阳轴承研究所,河南 洛阳 471039)摘要:介绍角接触球轴承预紧的类型及工作原理,给出了预紧选择原则和确定预紧力的计算方法。
对中低速组配轴承而言,其最小预紧力可根据轴承组配方式以及承受的额定外载荷确定。
关键词:角接触球轴承;主轴轴承;配置;预紧中图分类号:TH133.33 文献标识码:B 文章编号:1000-3762(2003)03-0001-04Preload Technique of Angular Contact B all BearingsJ I ANG Shao -feng 1,LI U Zheng -shi 1,Y ANG Meng -xiang 2(1.Hefei University of T echnology,Hefei 230009,China;2.Luoyang Bearing Research Institute ,Luoyang 471039,China )Abstract :The types and w orking principle of preload of the angular contact ball bearings are introduced ,the selection rules of the preload and calculation method of determining preload force are given.F or the medium and lower speed group match bearings ,the minimum preload force is determined by bearing group m ode and rating load.K ey w ords :angular contact ball bearing ;spindle bearing ;coupling ;preload 合适的预紧可以增加轴承的刚度、提高旋转精度、降低振动噪声、延长使用寿命。
机床主轴轴承预紧及其影响的研究
机床主轴轴承预紧及其影响的研究
杨德骥
【期刊名称】《武汉水运工程学院学报》
【年(卷),期】1989(013)003
【总页数】9页(P76-84)
【作者】杨德骥
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG502.31
【相关文献】
1.机床主轴轴承热诱导预紧力及刚度计算与实验研究 [J], 周子超;王伊卿;吴文武;洪军
2.精密机床主轴轴承的预紧力控制 [J], 郭明;陈宗农;王庆九
3.高速机床主轴轴承预紧力理论分析 [J], 蔡军;蒋书运
4.高速机床主轴轴承预紧技术分析 [J], 宋丽;邓允龙;李尚勇
5.基于光纤光栅传感器的机床主轴轴承热诱导预紧力研究 [J], 卢团良;邱明;董艳方;张亚涛;杜辉
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预 紧力
角接触 球轴 承
引
言
机 床 主 轴 前 支 承 目前 多采 用 三 联 角接触 球
轴 承 的 结构 (图 1 ) 广泛 地 用 于 数 控 车 床 车 轻
、
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这种 结构 性 能 优 越
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戮 戮巍
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预紧 力的 测 盘
2
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,
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,
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A
,
所示
1
,
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,
经 力传 感器
B
和套
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压轴 承
内圈
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m m
。
四
3
、
温 升 实验
测量 一 次
,
取 其平 均 值
:
。
图
1
.
实验 取 值
,
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。
预 紧力 的 上 限 取 中预 紧 左 右
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1
月2 8 日 通 过 机 电部 组 织 的 鉴 定
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时
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内 圈与轴 颈 l f o ’
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38
机
床》
的 最 大 静 摩擦 力 已 扣 除了 摩 擦力
。
最 大 静摩擦 力主 要 决 定于 内
。
所提高 都较 小
,
响 应 的 幅 值有升有 降
,
但是两 者变 化
。
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。
本 文以 后 所 说 的预 紧力均
。
还 是 因 为 模 拟 主 轴 的振 型 属于 一 次 弯
因此 可 以 认
,
曲
、
,
主 轴 系统 是 主 轴 本 身 的 缘 故
为
:
对 于动态 特 性
预 紧 力 不 是 主 要 的影 响 因
二
静 刚 度 实验
,
素
。。
。
在主 轴 前 端 施 加 一 个 固 定的径 向 力 凡
19 8 2 年第 2 期
量
。
温
3
.
。
若 室温 不是2 0 ℃
T
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,
则 按 下 式 〔” 校 正
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实验 结 果
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一
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室温 为
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时 测 得 的 轴承 温 度
温为 2 0
O
表
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一 …} 一 l{
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1 0 0 0 1 只n o 2 0 0 0
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紧力 下 的 共 振 频 率
在主 轴 前 端
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、
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动 态 响应 和 振 型
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激 振点
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、
8
百1
只
9
1 5 Om m
处
,
拾 振 点距 激 振 点
.
,
激 振 力 的 幅 值 固 定为 5 1 5
N
。
气
砂8 0 必1 0 Om m 轴承 主 轴 组 件 的 动 态性 能 实 : , 验结 果 表 明 随 着 预 紧力 的 增大 共 振 频 率有
靡 导麟粼 欧
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轴 承 主 轴组 件 等 温 曲 线
50 功
、
100 必 1 1om 必
、
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,
可 用 插 值法 求 得
m 川
。
。
例
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,
:
5 轴 承 直 径为 7
,
r 转 速 为 s o O0 /
数 控机 床
求 预 紧力 必s o m m
0
0
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解
:
数 控机 床 为 精 密 级
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主轴 组件 的 静 刚 度
A
动 态 特 性 和 不 同转 速 下 的 温 升 之 间 的 关 系
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轴承 的 预 紧 力 为
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轴 承 主 轴 组 件 等 温 曲线
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成 果 的 应用 及 举 例
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本 研究 给 出 了 轴 承 允许 温 升 预 紧 力三 者 的 关 系
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主 题词
机床 主 轴
故 价 0 6
刚 度 不再 明 显 提高
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一 组 测 试数 据
、
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却 明 显 发热
10 m m 功
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轴 承 主 轴 组 件的 预
实验 证 明 必 0 8
,
轴承 的极 限 转 速
2
.
,
下 限 取 该 转速 的 1 / 4 左 右
1
。
紧力 的 上 限 值 定 为 12 。。N
必6 。
、
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上 城 览
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7 1 0o 砂
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转速
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吐 准
0 4
0 ℃ 2
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,
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由
轴 承 的 等 温 曲线 可
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i
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、
这 两种 轴
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r 承 在s 0 0 0
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今脚
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时 的 预紧 力 分 别 为 1 5 0 。和 6 0
法 求得 必7 5
丁
铣
、
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、
中
、
重 三种 不 同 的 预 紧 力
。
如 何 选择
1
,
目
:
前 只 有 一些 定 性 的 说 明