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机床用滚动轴承的结构特点及其应用.
2 0.99 0.88 0.70 0.88 0.77 0.60 0.77 0.60 0.38 0.71 0.50 0.27 4 0.90 0.80 0.65 0.80 0.70 0.55 0.70 0.55 0.35 0.65 0.45 0.25 5 0.81 0.72 0.58 0.72 0.63 0.50 0.63 0.50 0.31 0.58 0.40 0.22
(2)、单套轴承,轻预载。 (3)、正常安装,轴承与轴和座的 配合合适,旋转零件动平衡。 (4)、脂润滑时采用合适的润滑脂 , 脂量适中。 (5)、油润滑时润滑油性能优良、 粘度合适、油量充足。 (6)、轴承不可过载,且在正常的 工作温度下旋转。
样本中给定的极限转速值是指理想 状态下的最高转速,由于轴承在使用过 程中受多种条件的限制和制约,轴承的 实际极限转速可能要低于样本给定值。 滚动轴承的极限转速取决于轴承的 结构类型、尺寸系列、尺寸大小、保持 架结构和材料、滚动体材料、轴承精度、 内部游隙、冷却措施、配合轴和座的精 度以及轴承的组配方式和预紧大小等。
载荷的双向推力角接触球轴承2344(旧 代号2268)或2347(旧代号2268K)系列组 合使用,该轴承最显著的优点之一就 是,即使安装后也可调整内部游隙。 双向推力角接触球轴承由两个轴 圈、一个座圈、一个隔套、两套滚动 体与保持架组件组成。修磨隔套的厚 度即可调整轴承的预紧。轴承的公称 接触角为60º ,可承受较大的双向轴向 载荷,轴向刚度高。该轴承的公称外
15°
0.015 0.029 0.058 0.087 0.120 0.170 0.290 0.440 0.580
0.38 0.40 0.43 0.46 0.47 0.50 0.55 0.56 0.56 0.68
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
25°
需要注意的是:对精密机床主轴轴承, 在高速旋转时,由于离心力和陀螺力矩的 作用,导致滚动体与套圈沟道过早磨损, 使得轴承精度丧失。另外,由于轴承润滑 不良或使用不当,也会破坏轴承的精度。 轴承精度的丧失满足不了主轴的精度要求, 即认为轴承寿命已到。因此,主轴轴承的 使用寿命就是指精度寿命,又称磨损寿命, 而不是指疲劳寿命。一般认为,轴承的疲 劳寿命越大,其精度寿命也越大。
径和与其配套的双列圆柱滚子轴承的 外径相同,但其偏差较小,故与箱体 孔的配合有一定间隙。因此。双向推 力角接触球轴承不能承受径向载荷。 随着数控机床高速化的发展,双向推 力角接触球轴承其转速性能有时可能 不能满足数控机床高速化的需求,这 时可用两套背靠背、接触角为30º 或40º 的角接触球轴承组替代。
总之,对角接触球轴承,为提高轴向刚度, 应尽可能采用双联或三联、四联等多联配置方 式。
五、极限转速
滚动轴承的极限转速是指轴承在一定的工 作条件下达到所能承受的最高热平衡温度时的 转速值。ZYS精密滚动轴承样本给定的极限转 速适于以下情况: (1)、 轴承精度;角接触球轴承和滚珠丝 杆轴承为P4级,圆柱滚子轴承及双 向推力角接触球轴承是SP级,圆锥 滚子轴承的精度是P5级。
角接触球轴承
角接触球轴承
圆柱滚子轴承
双向推力角接触球轴承
双向推力角接触球轴承
圆锥滚子轴承
角接触球轴承可承受径向载荷 和一个方向的轴向载荷,在承受径 向载荷时,将引起轴向分力,因此, 角接触球轴承总是与承受反方向轴 向载荷的轴承匹配安装。机床主轴 用角接触球轴承的接触角多为15º 和 25º 两种,其中 15º 接触角用于转速 较高、轴向载荷较小处。
洛阳轴研科技股份有限公司挂牌于 2001年11月22日,是以洛阳轴承研究所为 主发起人成立的一家股份制公司。公司自 成立之日起就充分发挥自身的技术优势, 积极推进科技成果的商品化、产业化,坚 持以科研为先导、市场为导向、产业为支 柱,走科、工、贸相结合的道路,确立了 立足于中国轴承工业,发展高新技术的目 标,努力实现跨越式发展。
角接触球轴承
Fa/Cor
载荷系数X和Y值 e
Fa/Fr≤e
X Y
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Fa/Fr>e X
0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.41
接触角
Y
1.47 1.40 1.30 1.23 1.19 1.12 1.02 1.00 1.00 0.87
滚珠丝杆轴承即指 60º 接触角的 单向推力角接触球轴承,该轴承能 承受较大的单一方向的轴向载荷, 同时也可承受一定的径向载荷,滚 珠丝杆轴承常常需组配使用,该轴 承结构特点为高的轴向刚度、高转 速、低摩擦、长寿命以及瞬时高低 速转换性能好等。
滚珠丝杆轴承
二、轴承的尺寸系列
机床主轴用高速角接触球轴承常用尺 寸系列18、19、(1)0、(0)2、对相同内径 的轴承,18、19、(1)0、(0)2四个尺寸系 列轴承的外径依次增大。精密机床主轴主 要根据刚度和转速来选择支承轴承,然后 再根据需要考虑其它因素,如承载能力、 抗振性、噪声等,相同的安装空间,(1)0、 19、18尺寸系列的轴承允许的轴径依次增 大,另外,轻系列的轴承虽然球径较小,
当考虑精密机床轴承的极限转速时, 主要应注意以下几个影响因素: (1)、轴承精度; (2)、轴承材料; (3)、润滑方式; (4)、预紧大小; (5)、组配方式。 样本中给定的轴承的极限转速是指单 套轴承在理想状态下的最高转速,实际应 用中应乘如下转速降低系数。
极限转速
组配方式
DT
降低系数
公差等级
四、刚度 轴承抵抗在外载荷作用下变形的能力 称为轴承的刚性,用刚度来表示。轴承滚 动体与滚道间在无载荷时的接触有点接触 和线接触两种,不论何种接触,接触面积 总是随载荷的增加而增大,但相接触的两 物体间的趋近是不与载荷成线性关系,也 就是说,轴承的刚度不是一个常数,它随 着载荷的改变而有所变化。一般来说,随 着载荷的增加,轴承的刚度也有所增加。
(3)、滚动体的材料;材料的弹性模量 大,相应的变形量就小,刚性就好。因此, 采用陶瓷球的轴承,其刚度就比采用钢制 球的同结构轴承要高。 (4)、轴承的接触角;对角接触球轴承, 接触角越大,轴向刚度越高。 (5)、轴承的预载荷;一般情况下,预 载荷越大,轴承的刚性越好,但预载荷过 大,轴承易产生过热、卡死或者过早磨损 等现象,因此,轴承的预载荷要适当。
以下就针对机床用滚动轴承的 类型及特点、轴承的尺寸系列、精 度、刚度、极限转速、基本额定寿 命、预载荷及极限轴向载荷、轴承 的润滑、轴承的配合、轴承的组配、 轴承的装卸和调整、轴承允许的工 作温度、轴承应用实例等方面进行 简单介绍:
一.机床用滚动轴承的类型及特点
滚动轴承在机床上的使用主要用于 主轴、滚珠丝杆及一般传动轴三个部位。 装于一般传动轴上的轴承,其要求和选用 原则与普通机械传动轴轴承无异。因此, 通常我们所说的机床轴承即指机床主轴轴 承和滚珠丝杆轴承。 机床主轴常用角接触球轴承、圆柱 滚子轴承、双向推力角接触球轴承和圆锥 滚子轴承等类型。如下图:
七、预载荷及极限轴向载荷 精密滚动轴承在工作时一般要施加 一定的预载荷,主要目的是: 1.使旋转轴在轴向和径向正确定 位,提高轴承的旋转精度。 2.提高刚度。 3.控制高速下滚动体的自旋滑 动,减少滚动体的公转打滑。 4.提高轴承阻尼,降低振动和噪 声。 5.提高轴承使用寿命。
预载 等级
A B C A B C A B C A B C
DB、DF TBT TFT TT QBT、QBC QFT、Q滚动轴承或一组在 同一条件下运转的近于相同的 滚动轴承,其基本额定寿命是 与90%的可靠度、常用的材料 和加工质量以及常规运转条件 相关的寿命。
成组角接触球轴承的基本额定寿命L10为
Cr L10 i . Pr
2.1
3
3
(百万转) (小 时)
或
L10h
6 Cr 10 i 2.1 . 60n Pr
圆柱滚子轴承,其基本额定寿命为
Cr L10 Pr
10 / 3
(百万转)
10 6 (小 60n
或
L10h
国家轴承质量监督检验中心、全国滚动 轴承标准化技术委员会、中国轴承工业协会 技术委员会均挂靠在本所。另外,机械工业 高速精密轴承工程研究中心和军品轴承技术 开发中心也设在该所。 20世纪70年代中期,洛阳轴承研究所在 国内首次试制成功高速精密机床主轴用角接 触球轴承,填补了国内空白并开始替代进口。 多年来,本所研制生产的高精密轴承广泛地 应用于航天、航空、航海、机床、纺织、铁 路、汽车、轧机及其它行业。
当径向载荷作用于轴上时,轴端的变形主 要由轴的弯曲引起,但支承轴承内部的变形也 不容忽视。单个轴承的刚度取决于以下几个因 素: (1)、滚动体的形式;滚子轴承中滚动体与 滚道之间为线接触,而球轴承是点接触。因此, 在给定载荷作用下,滚子轴承中的变形要比球 轴承小一些,即滚子轴承的刚度要高一些。 (2)、滚动体的尺寸和数量;尺寸大、数量 多对提高轴承的刚度有利,但由于受轴承横截 面积大小的限制,滚动体的尺寸与数量必须有 一最佳匹配。
机床用滚动轴承的 结构特点及其应用
姜韶峰
洛阳轴承研究所 洛阳轴研科技股份有限公司
前言: 洛阳轴承研究所是原国家机械工业部直 属、轴承行业唯一的国家一类综合性研究机 构,全国首批具有进出口权的百家科研院所 之一。多年来,在轴承行业始终保持着轴承 设计理论、产品开发、应用技术、电主轴、 工艺装备、精密仪器、试验技术、材料研究 以及行业信息等综合优势,占据着国内航天、 航空、高速精密机床轴承、电主轴、轴承成 套用磨削超精设备、机电一体化轴承专用检 测仪器等技术领域的领先地位,是中国轴承 行业相关技术创新的龙头和重要基地。
Cr Pr
10 / 3
时)
式中:
—— 一组轴承中轴承套数 Cr ——单套轴承的径向额定动 载荷(N) Pr ——单套轴承的径向当量动 载荷(N) ——轴承转速(r/min)