如何控制轴承的预紧力?如何测量轴承的预紧力?

公众号:罗罗日记

这篇日记,本来是准备在9月初写出来的。


但是8月28日,我突然出差,又没带电脑,所以就耽误了下来。


8月份,我写过一篇关于轴承预紧的文章。


关于角接触球轴承的预紧,读者朋友,Three-eyed Raven,在日记后面留言,问了几个问题。


其中一个问题是,怎么保证内外隔套一样长?


Three-eyed Raven的留言



在回答这个问题之前,得先回答另外一个问题,内外隔套真的要做成一样长吗?


在咨询了专业供应商之后,回答是:基本尺寸相同,但公差不一定相同。


虽然定位预紧,都是靠内外隔圈的轴向相对位置错动,来消除或者减小游隙,实现预紧。


但是,不同的厂家,所运用的定位预紧原理,其实还是有一点差别的。


比如NTN,他们的内外隔圈,做成一样长。但是内外隔圈壁厚,可以不同,或者材料可以不同。


如果内隔圈壁厚小一些,那么可以靠内隔圈的弹性变形,来实现预紧。


靠轴承内隔圈产生弹性变形,实现预紧(NTN)


再比如NSK和SKF,他们的用法和NTN有一点差别。


这两个供应商,对于标准预紧,内外隔圈做成一样长即可。


标准预紧,就是按照厂家推荐的预紧力使用。


但是对于非标准预紧应用,比如滚珠丝杠固定端,想要调整预紧力,那么内外隔圈,需要做成不一样长。


怎么不一样?


他们主要是靠内外隔圈的公差控制,使得内外隔圈的长度略有不同。


轴承内外圈的错动量,会根据公差值不同而发生变化,从而形成不同的预紧力。



通过调整内外隔圈的公差,来控制预紧力(NSK)




隔圈材料及尺寸(NSK)




增加或者减小预紧时,隔圈调整量(SKF)



A,B,C,D,表示预压从小到大,依次增加


那么,具体是怎么保证做到一样长,或者控制在一定的公差范围呢? 目前,通常是通过研磨隔圈长度来实现。


加工时,让内外隔圈同心,同时研磨,即可获得一样的长度。再单独研磨某一个隔圈,即可实现内外隔圈长度略有不同。


同时,隔圈端面的平行度也非常重要。



内隔圈材料及端面平行度(SKF)


NSK规定,端面平行度小于等于3um。对于这一点,SKF要求更加严格,要求在1-2um。


为什么端面平行度如此重要?


因为端面不平,在预紧力作用下,轴承内外圈,会产生不均匀的变形,影响预紧和运行精度。


而且,SKF还规定,隔圈材料为优质钢,硬度在45-60HRC。而NSK则规定隔圈材料为SUJ2(高碳铬轴承钢)。


基于以上说明,我们明白了,无论哪种方法,其本质上是相同的,那就是:依靠轴承内外圈之间的轴向位移,来消除部分或者全部游隙,实现预紧。


至于通过隔圈弹性变形也好,通过设定的公差也罢,都是手段。我们只需要记住本质,形式上就可以变化多端了。


刚刚说了内外隔圈,那么,外侧的端盖和轴承座之间,是不是也需要控制好间隙?


必须的。



端盖预紧量0.01mm-0.05mm(NSK)




端盖的预压量0.01mm-0.02mm(NTN)


对于角接触球轴承,NSK推荐,端盖和轴承座之间的间隙,大致在0.01mm-0.05mm之间。


而NTN推荐值,则是在0.01mm-0.02mm之间。


如果端盖和基座间的间隙太大,在锁螺钉时,会导致轴承外圈的滚道面圆度下降,特别是当螺钉分布太少时。




端盖和轴承座间的间隙,如何影响轴承外圈滚道面的圆度(NSK)


经过这次的确认,看来我们之前的长度控制,还是比较松的,我们一般给的长度公差是±0.05mm,很大的。


为何也没什么问题? 表面上,短期看确实没问题。 但是长期来看,因为受力不合适,肯定对轴承的寿命有不利的影响。


就像穿鞋子,如果一只脚经常向内侧,或者外侧倾斜,鞋子慢慢朝一个方向变形,就容易损坏。 所以,基于长期的观念,最好按照要求严格控制。 长期有多长? 在我的观念里,是5到10年。


哈,说远了,回到正题。


上面说了如何控制定压预紧的预紧量。


那么如何测量预紧力?


上次,虽然在文中提出了怎么测量预紧力,但是最后并没有讲。


因为我们一般也没去测量啊。


不过,趁这次机会,我学习了一下如何测量轴承的预紧力。


所以也分享一下。


有3种方法。


[if !supportLists]1.[endif] 启动扭矩法:用拉力计测量启动切向力,计算得到启动扭矩。


启动扭矩法测量轴承预紧力(KOYO)



启动扭矩法测量轴承预紧力(NSK)


这个方法,适用于大预紧力的测量,比如滚珠丝杠固定,因为太小的预紧力,测量误差大。


得到扭矩后,通过启动扭矩和预紧力的关系估出预紧力。



2. 推力静刚度法:施加轴向力,测量轴向位移,得到静刚度。


此方法适用于球轴承预紧力测量,因为球轴承刚度,随预紧力变化较大。


而圆柱滚子轴承刚度,随预紧力变化不大。


轴向刚度法测量轴承预紧力(KOYO)



轴向刚度法测量轴承预紧力(NSK)


3. 固有频率法:通过轴向给振动激励测量频率。


这个方法,适用于角接触球轴承,测量灵敏度高,但容易受到装配,固定夹具的影响。


频率法测量轴向刚度及预紧力(KOYO)



频率法测量轴向刚度及预紧力(NSK)



这三种方法各有优缺点。


总结有如下的表格:




好了,到这里,我们基本上弄明白了,怎么控制预紧力,和怎么测量预紧力。


最后,还是欣赏几张美图,养养眼。


定位预紧




定压预紧


定位预紧三个力环




定压预紧三个力环

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