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你好，歡迎收看羅羅日記。 本次報(bào)道的主要內(nèi)容有： 1. 什么是軸承的預(yù)緊？ 2. 什么是定位預(yù)緊和定壓預(yù)緊？ 3. 定壓預(yù)緊和定位預(yù)緊各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 4. 什么時(shí)候需要預(yù)緊？什么時(shí)候用定壓預(yù)緊？什么時(shí)候用定位預(yù)緊？ 5. 預(yù)緊量是多少？怎么測定預(yù)緊量？ 6. 如何根據(jù)速度，設(shè)定動(dòng)態(tài)預(yù)緊力？ 接下來歡迎收看具體內(nèi)容。 角接觸球軸承的應(yīng)用及力傳遞示意圖 前幾天，我在某站看到一個(gè)設(shè)計(jì)，里面用了角接觸球軸承。 結(jié)構(gòu)如上圖。 咋一看，好像有點(diǎn)不對勁。 因?yàn)閺牧Φ膫鬟f來說，可以不用內(nèi)定位套。 例如，當(dāng)力從軸的右邊傳遞過來時(shí)，首先經(jīng)過右邊軸承的內(nèi)圈，然后傳遞到其外圈，再從外圈傳遞到外定位套，再從這個(gè)外定位套，傳遞到左邊軸承的外圈，最后從左軸承外圈傳遞到基座上。 同樣的道理，假如有外力作用在軸的左邊，力的路徑也會(huì)像示意圖中虛線所示的那樣，最終傳遞到端蓋上。 所以，看起來不需要內(nèi)定位套。 那么，是這個(gè)設(shè)計(jì)有問題嗎？ 仔細(xì)想想，其實(shí)并不是。 這里的內(nèi)定位套，實(shí)際上有一個(gè)作用，那就是設(shè)定軸承的初始預(yù)緊力。 這種設(shè)定方法叫做定位預(yù)緊。 其實(shí)還有一種預(yù)緊方法叫定壓預(yù)緊。 這兩個(gè)名字是不是在哪里聽過？ 沒錯(cuò)，我們在《滾珠絲杠和梯形絲杠有什么區(qū)別》那篇文章中也有提到。 那么，什么是軸承的預(yù)緊？什么是定位預(yù)緊和定壓預(yù)緊？ 所謂預(yù)緊，就是讓軸承的滾動(dòng)體和軸承的內(nèi)外圈保持緊密接觸，這常常是需要施加一個(gè)外力來實(shí)現(xiàn)。 以深溝球軸承為例來說明。 有預(yù)緊和沒有預(yù)緊的對比 圖上a所示，如果沒有預(yù)緊，軸承頂部和軸之間有游隙，當(dāng)軸受到向下的力時(shí)，軸承底部的球受壓產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致軸的理論軸線向下移動(dòng)較大的距離。 而如果有預(yù)緊，也就是如圖b所示，因?yàn)闈L動(dòng)體事先受到壓力（軸向施加的壓力），已經(jīng)產(chǎn)生一定的彈性變形，再施加和圖a相同的徑向壓力時(shí)，底部的球也會(huì)產(chǎn)生彈性變形，但是變形的量，沒有圖a所示的那么大。 也就是說有預(yù)緊時(shí)，軸的理論軸線向下移動(dòng)的距離減小。 這就是有預(yù)緊和沒有預(yù)緊的區(qū)別：有預(yù)緊提高了剛性，當(dāng)然同時(shí)也提高了傳動(dòng)精度。 而預(yù)緊的核心就在于，通過外部提前施加一個(gè)力，使得滾動(dòng)體和軸承內(nèi)外圈緊密接觸，產(chǎn)生一定的彈性變形。 那么，對于我們上面一開始就提出的結(jié)構(gòu)，我們再回過頭來看一看。 預(yù)緊力傳遞示意圖 其實(shí)左端的螺母，會(huì)施加一個(gè)向右的力，這個(gè)力一部分通過左邊軸承的內(nèi)圈作用在球體上，然后傳遞到外圈和外定位套上，一部分力通過軸承內(nèi)圈傳遞到內(nèi)定位套上。 當(dāng)然，因?yàn)樽蠖寺菽傅男齽?dòng)會(huì)帶動(dòng)軸向左移動(dòng)，軸右邊的軸肩會(huì)施加一個(gè)力在右邊軸承的內(nèi)圈上，這個(gè)力也最終都傳遞到內(nèi)定位套和外定位套上，和來自左邊的力達(dá)到平衡。 在內(nèi)定位套材料和左端螺母施加的力一定時(shí)，預(yù)壓力F1的大小取決于內(nèi)定位套的尺寸，因?yàn)樗鼪Q定了軸承內(nèi)圈可以到達(dá)的位置。 沒錯(cuò)，這就是定位預(yù)緊的來歷。 可以想象一下，比較恰當(dāng)?shù)那闆r是，內(nèi)定位套尺寸和外定位套尺寸相同，預(yù)緊力F1，通過內(nèi)定位套產(chǎn)生一定的形變來施加。 如果內(nèi)定位套的尺寸變長，比較糟糕的情況是，螺母上的力無法施加到球體上，全部被內(nèi)定位套吸收，不能產(chǎn)生預(yù)緊力。 如果內(nèi)定位套的尺寸變短，比較糟糕的情況是，螺母上的力根本不會(huì)傳遞到內(nèi)定位套上，全部被外定位套吸收，這個(gè)時(shí)候就相當(dāng)于沒有內(nèi)定位套。 OK，到這里，我們明白了什么是預(yù)緊，以及什么是定位預(yù)緊。 那么什么又是定壓預(yù)緊？ 軸承定壓預(yù)緊概念 很簡單，就是靠螺旋彈簧或者波浪彈片等結(jié)構(gòu)，施加一個(gè)恒定的壓力。 因?yàn)閺椈杉皬椘瑢ξ⑿∥灰撇惶舾校运念A(yù)緊力波動(dòng)很小，基本維持不變，所以叫定壓預(yù)壓。 到這里，我們發(fā)現(xiàn)，軸承的預(yù)緊和滾珠絲杠的預(yù)緊（甚至是導(dǎo)軌的預(yù)緊，比如交叉滾柱導(dǎo)軌的預(yù)緊），本質(zhì)上是一模一樣的，都是讓滾動(dòng)體和附著體緊密接觸，產(chǎn)生一定的彈性變形，以提高剛度和精度。 好了，我們來總結(jié)一下定位預(yù)緊和定壓預(yù)緊的優(yōu)缺點(diǎn)，及實(shí)用情況。 定位和定壓預(yù)緊對比 工程中，我們用得最多的是3類軸承，角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，以及深溝球軸承。 角接觸球軸承和圓錐滾子軸承一定需要預(yù)緊。 而深溝球軸承可以預(yù)緊，也可以不預(yù)緊。但最好有預(yù)緊，防止振動(dòng)產(chǎn)生噪音，我們一般用波形彈簧來預(yù)緊，因?yàn)檎加玫目臻g比較少。 關(guān)于軸承的預(yù)緊結(jié)構(gòu)，預(yù)緊的目的和預(yù)緊特征，預(yù)緊量等，這里有2張表格，我覺得總結(jié)得不錯(cuò)，貼上來，留個(gè)記錄，方便以后翻閱。 軸承預(yù)緊對比（NTN）
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軸承預(yù)緊對比（KOYO）
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角接觸球軸承的預(yù)緊量 8 z0 T- ]' j [7 y( N- X7 s ]7 k$ N
需要注意的是，上面的預(yù)緊量，只是某品牌的推薦值，不同的廠家，推薦的預(yù)緊量有所不同，實(shí)際使用時(shí)，按照廠家的推薦使用就好。 上面所說的，都是提前設(shè)定好預(yù)緊量，有些情況下，動(dòng)態(tài)的預(yù)緊量更適合實(shí)際應(yīng)用。 比如切削主軸。 因?yàn)槔碚撋希诟咚贂r(shí)，離心力將會(huì)作用在軸承滾動(dòng)體上，這時(shí)用輕預(yù)緊較好，可以減少發(fā)熱延長軸承使用壽命。 但是，低速運(yùn)行時(shí)，希望主軸有高剛性，所以又需要高預(yù)緊。 這就要求根據(jù)不同的速度，來決定不同的預(yù)緊力。 怎么實(shí)現(xiàn)呢？ 我了解到，有一些結(jié)構(gòu)，比如下面這兩幅圖。 使用離心力動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)預(yù)緊量 核心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)是圖中的離心裝置（centrifugal device），離心裝置中的黃色部件會(huì)受到綠色部件的離心壓力和自身的離心力，而產(chǎn)生彈性變形，其兩只腳會(huì)收縮與張開，從而實(shí)現(xiàn)對靠近它的右端軸承的預(yù)壓調(diào)整。 使用電磁鐵動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)預(yù)緊量 這個(gè)原理就更簡單了，利用電磁鐵（electromagnet）的電流控制，實(shí)現(xiàn)電磁鐵的出力控制，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊彈簧（Preload Spring）的壓力控制。 當(dāng)然，實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們基本不會(huì)涉及到需要?jiǎng)討B(tài)預(yù)緊的情況。 這個(gè)也是我在翻閱資料時(shí)，無意間了解到的。 所以做個(gè)筆記，萬一哪天要做動(dòng)態(tài)預(yù)緊，也方便找出來再研究研究。 相關(guān)閱讀： 《滾珠絲杠和梯形絲杠有什么區(qū)別？各應(yīng)用于什么場合？如何選用？》 http://www.hrhome.com.cn/thread-1010435-1-1.html 《5個(gè)來自歐美的優(yōu)質(zhì)電磁鐵供應(yīng)商，再也不怕選不到合適的電磁鐵了》 http://www.hrhome.com.cn/thread-984878-1-1.html - F$ X6 q* ~) L
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發(fā)表于 2020-8-21 23:01:44
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