滚动轴承的预紧

炫叶楓雪 2021-05-23

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一般滚动轴承在工作状态下都具有一定的游隙。但为了达到特定的目的，在配置轴承时，通过一定的调整方法使轴承获得一定的内部载荷，以负游隙状态使用，这种使用方法称为预紧。采用预紧可以提高轴承的旋转精度、增加轴承装置的刚性、减小机器工作时轴的振动。

上图为滚动轴承的预紧

预紧的用途：

1. 提高旋转精度。轴承预紧后，消除了内部游隙，每个滚动体都承受着一定的预载荷，从各个方向支撑着套圈，可以提高旋转精度，使轴在径向和轴向能正确定位，提高轴的旋转精度。

2. 提高刚度。滚动体与滚道接触处都是弹性接触，可以把滚动体看做弹簧。有游隙的轴承，只有受力方向的几个弹簧支承。预紧后的轴承，各个方向都有弹簧支承，而且有一定的预压量，承受载荷的滚动体数目比有游隙时多，因此可以提高刚度。球轴承中，球与沟道的接触变形与载荷之间的关系是非线性的，随着预载荷的增加，接触刚度提高。

3. 提高轴承的寿命。预紧后，受载滚动体数增加，每个滚动体受的载荷减小了，同时可以把载荷比较均匀地分布在每个滚动体上，所以可以提高轴承的寿命。

4. 提高轴承的阻尼和降低噪声。预紧使滚动体与滚道间建立起稳定的油膜，提高了滚动体与滚道间的阻尼，可以提高支承结构的动态特性和降低噪声。

5. 改善角接触球轴承的动态性能。在高速旋转的角接触球轴承中，适当预紧可以防止钢球发生陀螺旋转，防止或减小钢球的公转打滑，还可以控制钢球的自旋滑动。

6. 抑制振纹和摩擦磨损。用于低粗糙度加工机床的无振纹加工，或经常起动和停车需控制摩擦磨损的机构中。

7. 控制滚动体公转及自转的打滑现象。如用于高频电动机中使用的向心推力球轴承和喷气发动机上的圆柱滚子轴承等。

8. 补偿运行中的磨损。轴承在运转中会因为磨损而导致游隙的增加，这种情况可以通过预紧来补偿。

预紧的方式：

按照施加预紧载荷的方法，轴向预紧又分为定位预紧和定压预紧两种。

一. 轴向预紧

按照施加预紧载荷的方法，轴向预紧又分为定位预紧和定压预紧两种:

1. 定位预紧

通过调整套筒的长度或垫圈厚度给轴承施加预载荷的方法称为定位预紧。成对双联轴承在配对的两轴承内圈端面磨去一定的预变形量，安装之后实现预紧，也属于定位预紧。

通过定位预紧可显著提高支承系统的轴向刚度。应当指出，对于施加预载荷的向心推力球轴承，支承系统的径向刚度也有显著提高。滚子轴承的载荷与变形关系近似为线性，所以，对单个滚子轴承加预载荷不能提高滚子轴承的刚度。但是，对于成对安装的圆锥滚子轴承，采用定位预紧时，却能像球轴承一样，可以显著地提高支承系统的轴向刚度。这是因为在预紧的情况下，轴向工作载荷是由两个轴承共同承受的缘故。成对安装的圆锥滚子轴承的预紧原理与球轴承一样，在同样的轴向工作载荷作用下，有预紧时支承系统的轴向位移仅为无预紧时的一半。因此，通过定位预紧，圆锥滚子轴承支承系统的轴向刚度可以提高一倍。使预紧支承系统中的一个轴承完全不受载荷时的外加轴向载荷称为卸紧载荷。

轴承的预紧结构

2. 定压预紧

通过弹簧实现预紧的方法称为定压预紧。与定位预紧相比，在同样预载荷下，定压预紧对支承系统轴向刚度的增加不显著。但是，定位预紧时，轴受热的长度变化及套圈受热的径向膨胀会影响预紧量的变化，外加轴向载荷会使其中一个轴承的预紧量减小或卸紧，而定压预紧不存在这些问题。要求高刚度时一般采用定位预紧;在高速运转中，要求旋转精度高，且要防止滚动体发生滑动时，宜采用定压预紧。