variable preload and constant preload
Based on the analysis above, the variable preload for the entire speed range can be obtained from Tables 8 and 11. A preload of 2000 N is selected as the constant preload according to the medium preload. The temperature rises of bearing under variable preload and the constant pressure preload were simulated by aid of FEM. The temperature rises corresponding to the rotational speeds are shown in Fig. 7. For constant pressure preload, the temperatures of the bearing increase almost linearly with the spindle speed. For variable preload, the bearing temperatures increase when the speed is less than 3000 rpm, and decrease as the spindle speed exceeds 3000 rpm. When the spindle speed exceeds 4000 rpm, the bearing temperatures are lower than the constant pressure preload, by 3 °C at 7000 rpm.
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调压预紧
用液压力推动轴承某些部位，改变油的压力可调整预紧力大小，和 现代控制技术相结合，可以达到随轴承负荷或转速不同，自动控制预紧 力的大小。
2. 滚动轴承预紧方式的选择：
• 定位预紧一般用于负荷变化不大、转速不是太高、精度一般、温度变化 不大的场合。 • 定压预紧轻负荷以下的滚动轴承，转速很高、旋转精度要求高、中心偏 移要求小、振动要求小、噪音要求低、温度变化大的场合。(若是采用定位 预紧，热膨胀有可能使轴承预紧力过大或轴承咬死。)
沈福金编译（2001） 1. 建模 计算时，滚珠轴承用弹性元件来代替，而弹性元件必须在有限元 模型网格的节点上。因此，轴承刚度是用网格节点上的弹性元件来模拟的这 个弹性元件的总刚度要与规定的轴承刚度相符合。这样就可以模拟不同轴承 的刚度，模拟预紧和接触角变化的影响。用刀具承受的负载和承载处变形的 比值来计算出主轴等效刚度。 2. 支承方案的计算 对有 HSK 刀柄的 A63 主轴进行了这种分析 。主轴的前轴承组 由3个70mm 直径的轴承，后端轴承组有1个或 2个直径60mm的轴承组成。
预紧力对轴承径 向刚度电主轴固有频率的 影响十分明显，随着预紧 力的增大，轴承的径向刚 度和主轴的固有频率都有 明显的提高，但同时轴承 的温升也会增高。
高速电主轴轴承的预紧(2011) 高速电主轴轴承的预紧(2011)
谢黎明 张海杰 邵宽平 兰州理工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ学机电工程学院
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定位预紧下，由于轴向位移受到 限制，在高速旋转时离心力和陀 螺力矩使轴承内外圈的接触载荷 增大，预载荷也随转速的提高而 迅速增大，且轴向刚度和径向刚 度都随速度的提高而增大。而定 压预紧允许轴向位移，随速度提 高其内圈接触载荷基本不变，外 圈接触载荷增大。因此定位预紧 下的轴向刚度和径向刚度比定压 预紧的值大，定压预紧下轴向刚 度随转速的提高而减小，
3000 1,935,833 280,850 94,838 44,784 25,228 15,811 10,634 7522
？
the expected life of the bearing is about 12,000 h. For a fixed rotation speed, when the life of calculation is larger than 12,000 h, the maximum corresponding preload is the variable preload. Thus, the variable preload at low speed is obtained from the (rpm) Speed calculated results preload (N) Variable
Speed (rpm) ≤4000 ≤5000 ≤6000 ≤7000
Variable preloads for high speed range.
Variable preload (N) 2000 1000 1000 1000
parison of spindle behavior between
≤1000 ≤2000 ≤3000 8000 7000 6000
3.Preload for high speed
For a fixed rotation speed, when the temperature rise of the ball bearing is limited to 25 °C by machine tool industry standard, the maximum corresponding preload in Fig. 6 can be chosen as the variable preload. When the spindle speed reaches 6000 rpm, the temperature rise will exceed 25 °C while the preload is reduced to a lower level. From the rolling bearing analysis theory [1] T.A. Harris, Rolling Bearing Analysis (third ed.), John Wiley and Sons, New York (1991).[1], the spin–roll ratio is increased by decreasing the preload. As the spin–roll ratio increases, the bearing produces more friction and hence heat generation. Meanwhile, it is observed from our experiment that the preload less than 1000 N cannot eliminate clearance effectively and thus decrease the rigidity and increase the friction and wear resulting from excessive sliding. Therefore, the preload of 1000 N can be determined for high speed range over 6000 rpm. The variable preloads with the rotation speed during high speed range (3000–7000 rpm) can be obtained, as listed in Table 8.
500 5,575,215 808,860 273,130 128,980 72,656 45,535 30,627 21,663
1000 3,949,136 572,940 193,470 91,359 51,465 32,254 21,694 15,345
2000 2,555,320 370,730 125,190 59,115 33,301 20,870 14,037 9929
定位预紧时应该考虑定位结构（如轴承配对方式）eg:在热膨胀的情况下，预紧力应向 定位预紧时应该考虑定位结构（如轴承配对方式）eg:在热膨胀的情况下， 小的方向变化，而不是向大的方向变化，这样就可以避免预紧力过大或咬死。 小的方向变化，而不是向大的方向变化，这样就可以避免预紧力过大或咬死。如圆锥滚子 轴承在轴上采用背靠背安装形式，在使用中轴受热膨胀， 轴承内圈远离外圈， 轴承在轴上采用背靠背安装形式，在使用中轴受热膨胀，轴承内圈远离外圈，这样就使得 背靠背安装形式 预紧力减小了。 预紧力减小了。
高速电主轴轴承的预紧(2011) 高速电主轴轴承的预紧(2011)
谢黎明 张海杰 邵宽平 兰州理工大学机电工程学院
电主轴刚度一般指的是径向刚度，轴承预紧力对轴承径向刚 度的影响：在已知预紧力的前提下，角接触球轴承的径向刚度Kr可 近似地按下式计算：
（式中：km为材料系数，陶瓷的km=1.3；Z为滚动体数目；Db为滚动体直径，mm；α为接触角， （°）；Fa为预紧力N。）
1. Variable preload spindle system
2. Preload for low speed（n〈3000rpm）
Lives of the bearing (h).
Preload (N) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Rotational speed (rpm)
洛阳轴承研究所
梁波 （1996）
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一般情况下，联合载荷下轴承的径向刚度为纯径向载荷条件下径向刚度 的2倍左右。这是因为施加了轴向载荷，使原本在径向载荷下轴承中由近 一半钢球承载的情况变为了几乎所有钢球承载的情况，因此径向刚度成 倍提高。所以，轴向预紧还有利于提高轴承的径向刚度。
高速电主轴的刚度问题
研究方向