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NSK軸承預緊及預緊引起的剛度變化分析

2020-10-29

當轉配機床主軸NSK軸承時,一般要對主軸上的NSK軸承施加預緊,其目的是為了提高NSK軸承的旋轉精度、提高軸的剛度、抑制軸的振動和噪音,并防止滾動體的滑動。那NSK軸承的預緊和預緊方法是什么,當NSK軸承預緊時對軸的剛度有什么變化呢?下面根據對NSK軸承預緊知識的掌握,并做出詳細介紹。

一、什么是NSK軸承預緊?

NSK軸承預緊指的是安裝NSK軸承時,設法在內外圈之間施加一定的壓緊力,使滾動體與內外圈接觸處產生一定的初變形,處于壓緊狀態。

二、NSK軸承預緊方法有哪些?

NSK軸承預緊的方法主要分為兩種:定位預緊和定壓預緊。

1、定位預緊

定位預緊是指組合NSK軸承的軸向相對位置,在使用過程中不會改變的預緊方法,其各種方法如下:

(1)為施加預緊,而將預先調整過寬度差或軸向游隙的組合NSK軸承緊固后使.用的方法。

(2)使用調整過尺寸的隔圈或墊片, 以便給NSK軸承施加預緊的方法。(如圖1)

圖 1

(3)緊固可以調整軸向游隙的螺桿、螺母的方法。在這種情況,為得到適當的預緊力,要一邊測量起動摩擦力矩一邊調整。但是,這種方法難于控制預緊,而且NSK軸承有可能產生傾斜,因此對精度要求很高的機床主軸不推薦使用。

2、定壓預緊

定壓預緊是通過圓柱彈簧、蝶形彈簧對NSK軸承施加適當預緊的方法。在使用過程中即使NSK軸承的相對位置發生變化,預緊量也能基本保持恒定。通常在高速旋轉的角接觸NSK軸承配對中使用。(如圖2)

圖 2

三、NSK軸承預緊引起的剛度變化

1、定位預緊和軸向剛度

如圖3所示,組合NSK軸承內圈在軸向緊固后,NSK軸承A及NSK軸承B分別有δaoA和δaoB的位移,消除了內圈之間的游隙δao。這種狀態下則得到預緊Fao。對預緊的NSK軸承施加如圖所示的軸向負荷時,NSK軸承的剛度,即負荷與位移對應關系的預緊線圖,如圖4所示,Fa:外部軸向載荷,FaA:NSK軸承A所承受的軸向負荷,FaB:NSK軸承B所承受的軸向負荷,δa:組合NSK軸承的位置量,δaA: NSK軸承A的位移量,δaB:NSK軸承B的位移量。

圖 3

圖 4

2、定壓預緊和軸向剛度

預緊彈簧的剛度與NSK軸承剛度相比通常很小,所以彈簧的位移直線大約與橫軸平行。因此,定壓預緊的剛度與事先施加了軸向預緊力Fao的單個NSK軸承的剛度大致相等。

四、總結NSK軸承不同預緊方法對剛度的變化情況

通過定位預緊和定壓預緊的比較。在NSK軸承預緊量相等的情況下,定位預緊對增加NSK軸承剛度更為有效,即定位預緊時由負荷引起的位移較小。但定位預計,在運轉過程中,由于軸與NSK軸承座的溫度差而造成軸向脹量不同、內外圈溫度差而造成徑向熱膨脹差及旋轉中作用在滾動體上的離心力影響,使預緊量發生變化。而在定壓預緊的情況,由于軸伸縮而引起的彈簧負荷的變化很小,所以,可以忽略預緊的變化。因此一般為提高剛度時適合用定位預緊,高速旋轉時適合用定壓預緊。

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