角接觸球軸承的預(yù)負(fù)荷應(yīng)該加多大？
角接觸球軸承的預(yù)負(fù)荷應(yīng)該加多大？
- 2025/12/10 11:31:38
角接觸球軸承是一種常用軸承類型，兼具優(yōu)異的轉(zhuǎn)速性能和承載能力。與深溝球軸承相比，它不僅具備良好的徑向負(fù)荷承載能力，還具有出色的軸向負(fù)荷承載能力。然而，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和承載特性也決定了單個(gè)軸承僅能承受單向軸向負(fù)荷，這對(duì)其應(yīng)用提出了特定要求。
結(jié)構(gòu)與單向承載特性觀察角接觸球軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（見下圖）：
圖中可見，軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)限定了其只能承受一個(gè)方向的軸向負(fù)荷，即從內(nèi)圈厚邊指向外圈厚邊的方向。若承受相反方向的軸向負(fù)荷，軸承將產(chǎn)生分離趨勢或?qū)嶋H脫開，導(dǎo)致滾動(dòng)體無法實(shí)現(xiàn)純滾動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)發(fā)熱、磨損，最終使軸承過早失效。
軸向預(yù)負(fù)荷的必要性為避免上述失效模式，角接觸球軸承在應(yīng)用時(shí)必須防止出現(xiàn)與其軸向承載能力方向相反的軸向負(fù)荷。解決方案即是施加軸向預(yù)負(fù)荷。
單個(gè)軸承的預(yù)負(fù)荷對(duì)于單個(gè)運(yùn)行的角接觸球軸承，需在其軸向承載方向（即圖中外圈厚邊指向內(nèi)圈厚邊的方向）施加預(yù)負(fù)荷。
預(yù)負(fù)荷大小的確定預(yù)負(fù)荷的核心目的是抵消可能出現(xiàn)的反向軸向負(fù)荷。因此，預(yù)負(fù)荷值必須大于預(yù)期最大反向軸向負(fù)荷。此外，還需確保在最大反向軸向負(fù)荷作用下，軸承內(nèi)部負(fù)荷仍滿足其最小負(fù)荷要求。通常，預(yù)負(fù)荷值需在最大反向軸向負(fù)荷基礎(chǔ)上增加一個(gè)軸承最小負(fù)荷值。實(shí)際應(yīng)用中，還需綜合考慮其他現(xiàn)場因素。
配對(duì)角接觸球軸承（面對(duì)面/背對(duì)背）為應(yīng)對(duì)雙向軸向負(fù)荷工況，常采用兩個(gè)單列角接觸球軸承進(jìn)行配對(duì)安裝，方式包括面對(duì)面或背對(duì)背。兩種方式均使兩個(gè)軸承的軸向承載方向相對(duì)：
圖中可見，左側(cè)軸承承受軸向右的軸向負(fù)荷，右側(cè)軸承承受軸向左的軸向負(fù)荷。在這種配置下，任一方向的軸向負(fù)荷均由其中一個(gè)軸承承擔(dān)。因此，通常不需要通過外部施加軸向預(yù)負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。但這并不意味著配對(duì)軸承不能施加預(yù)負(fù)荷。
配對(duì)軸承預(yù)負(fù)荷的施加
觀察背對(duì)背安裝的配對(duì)軸承（見上圖）：角接觸球軸承在零游隙狀態(tài)下，其端面（厚邊與薄邊）可能不在同一平面上。圖示情況即為軸承厚邊高于薄邊。當(dāng)兩個(gè)軸承的厚邊被壓緊時(shí)，其薄邊之間會(huì)存在間隙。若施加外力將薄邊也壓緊，軸承內(nèi)部便產(chǎn)生負(fù)游隙，即形成預(yù)緊力。
預(yù)緊力的控制在軸承制造和使用中，正是通過對(duì)薄邊和厚邊尺寸進(jìn)行精確控制（即配組）來管理配對(duì)安裝后的內(nèi)部預(yù)緊力（或預(yù)游隙）。除了直接配對(duì)安裝（DB/DF），另一種常見結(jié)構(gòu)是將兩個(gè)角接觸球軸承安裝在軸的兩端進(jìn)行交叉定位（見下圖）：
圖中，兩個(gè)背對(duì)背安裝的角接觸球軸承位于軸的兩端，通過隔圈隔開。此時(shí)，軸承的內(nèi)部游隙（或預(yù)緊力）由隔圈的長度控制：隔圈越長，預(yù)緊力越大；反之則越小。
影響預(yù)緊/游隙的其他因素在上述配對(duì)軸承的預(yù)緊控制中，使用者還可通過調(diào)整軸承內(nèi)圈與軸的配合來影響內(nèi)部游隙（該游隙減小量的計(jì)算將另文詳述）?？傊?，安裝就緒的配對(duì)角接觸球軸承，在穩(wěn)定工況下的最終工作游隙是以下因素共同作用的結(jié)果：
應(yīng)用差異在工業(yè)電機(jī)應(yīng)用中，常直接使用工廠預(yù)配對(duì)的角接觸球軸承組件，省去了現(xiàn)場配對(duì)計(jì)算和調(diào)整。然而，在齒輪箱等應(yīng)用場合，精確的預(yù)緊計(jì)算和調(diào)整通常是必需的。