精密滚动轴承在电子专用设备中的应用

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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摘要：归纳了应用精密滚动轴承时应注意的因素，如精度、刚度、载荷、速度、寿命、预载荷、润滑和密封等；并通过应用实例给以具体说明。
关键词：精密滚动轴承；精密轴系；刚度；滚子

1 引言

精密滚动轴承在精密轴系中的正确应用涉及到不同种类轴承的自身特征和诸多影响轴承精度的外在因素。若考虑不周就会失去使用精密轴承的意义。尤其在主轴高速旋转和要求高精度的情况下，精密滚动轴承的关联因素显得更为突出。

2 因素

2.1 精度

使用精密滚动轴承时，只有轴和轴承座的形位公差精度和表面粗糙度同轴承精度协调一致时，才能充分发挥其效能。也就是说安装部件精度是影响轴承旋转精度的主要因素。但是过高的要求安装部件精度会给机械加工造成困难。在应用中应根据《机械设计手册》推荐值为依据，结合实践经验做出合理的选择。不容忽视的是轴承尺寸精度，在选择安装部件与轴承的配合时，应注意考虑此因素，所选择的配合将影响轴承间隙或轴承的预载荷。

2.2 刚度

轴承的刚度取决于其类型和大小。主要判断准则是：滚子元素类型（如球形或圆柱形）、滚子数量及大小和接触角度。

滚子数目对刚度的影响大于轴承尺寸大小的影响。增加相同百分数滚子数目提高的轴承刚度要大于增加轴承尺寸所提高的轴承刚度。由于这个原因，精密滚动轴承以增加滚子数目提高其刚度。

接触角对刚度的影响，一般是接触角度小，则满足径向高刚度；接触角度大，则满足轴向高刚度。在布置轴承时，同一位置安装两个或更多轴承可以提高刚度。角接触球轴承最适宜这种使用且往往是配对使用。

轴承刚度还会受主轴和轴承座的影响，其配合公差要慎重选择；配对轴承组刚度还会受预载荷的影响。

轴承刚度表述为载荷作用下的弹性变形与恢复程度的比率。由于滚动轴承弹性恢复与载荷不成直线关系，所以很难用单一函数描述；在应用中可以用线性关系做近似的估算。

2.3 载荷

在设备中精密轴系使用精密滚动轴承时，轴承的载荷容量不是选择轴承唯一考虑的关键因素，而决定轴承内径的是轴的设计要求。其它关键因素如轴承刚度，允许速度和旋转精度等是决定性因素。

在应用时，选择轴承类型和布置形式时，作为基本规则：相同尺寸的滚子轴承比球轴承有较大的承载能力；角接触球轴承和圆锥滚子轴承能够承受径向和轴向复杂载荷；双向角接触推力球轴承可承受双向载荷。

2.4 速度

轴承滚动速度可以在允许温度下做调节；精密滚动轴承具有低摩擦特性，由此而形成低热量特性。所以精密滚动轴承可以用于高速工作情况。轴承产生的热量很大程度上取决于工作速度，另外还受轴承类型、润滑方式、预载荷和工作载荷等因素的影响。

2.5寿命

在应用中，作为一项基本要求就是要使所选择轴承具有较长的寿命。测定精密轴承基本寿命主要包括静载荷容量和作用载荷两个参数。另外还要考虑预载荷对轴承寿命的影响以及主轴强度和轴承自身因素等的影响。对于高速工作情况，主轴要有高耐磨性；滚子元素产生的离心力也会影响载荷情况和缩短轴承使用寿命。

对于低速旋转或慢慢摆动情况，轴承所受载荷可以认为是等量的静载荷，而没有任何运动特征的影响。在这种情况下，由于载荷而产生的滚子和轨道的永久性变形会影响寿命；同时，轴承还要经得住周期性重冲击载荷。

2.6 预载荷

预载荷不但可以提高轴承的刚度，而且可以提高其旋转精度。在设备主轴的应用中一般使用预载荷轴承和配对轴承组。

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。