超精密接触球轴承预载、间隙和刚度
在第二个轴承提供相反方向的位置之前，不能预加载单个超精密角接触球轴承。
为预加载而预先制造的轴承
普遍匹配的轴承和匹配的轴承组以不同的预载等级预先制造，以满足转速、刚度和工作温度的不同要求。
预加载量取决于轴承系列、接触角、内部几何形状和轴承尺寸，适用于背靠背或面对面布置的轴承组。预加载值未标准化，列在产品表中。
S70..中的轴承。。W系列制造为单个通用可匹配轴承或两个轴承的匹配组。无论是背靠背还是面对面布置，安装前的标准预载均为零。
可根据要求提供具有特殊预紧力的匹配轴承组。这些轴承组由名称后缀G和数字标识。该数字是以daN表示的组的平均预加载值。特殊预载荷不适用于由三个或更多轴承组成的通用匹配轴承组。由三个或多个轴承组成的匹配轴承组比具有两个轴承的轴承组具有更大的预载荷。这些轴承组的预紧力是通过将单个轴承的值乘以 表 1
719..中的轴承..D、 70..D和72..D系列按四种不同的预载荷等级制造:
- A级，超轻预载
- B级，轻预载
- C级，中等预载
- D级，重载荷
718中的轴承D、 719E和70E系列按三种不同的预载荷等级制造:
- A级，轻预载
- B级，中等预载
- C级，重载荷
这些预加载类对:
- 单个通用匹配轴承
- 成套通用匹配轴承
- 配套轴承组
在高速优先于刚度的应用中，可提供以下附加预载荷等级:
- L级，减少了不对称轴承组的轻预载荷
- M级，非对称轴承组的适度预紧力降低
- F级，非对称轴承组的降低的重预载荷
如图所示，这些预载荷等级仅适用于不对称的匹配轴承组，例如TBT、TFT、QBT和QFT。由三个或四个轴承组成的L、M或F预载荷等级的轴承组具有与A、B或C预载荷等级中有两个轴承的轴承组相同的预载荷。因此，可以直接从产品表中获得不对称匹配轴承组的预载荷，例如TBT、TFT、QBT和QFT。
一组匹配的7014 CE轴承的布置的预加载可能性示例如 表 2.
719..中的轴承B和70B系列按三种不同的预载荷等级制造:
- A级，轻预载
- B级，中等预载
- C级，重载荷
已安装轴承组中的预加载
安装后，通用匹配轴承组和匹配轴承组的预紧力可能比制造过程中预先设定的预紧载荷更重。预紧力的增加主要取决于轴和壳体座的实际公差，以及这些公差是否导致与轴承环的过盈配合。
预紧力的增加也可能是由于相关部件几何形状的偏差造成的，例如轴承座的圆柱度、垂直度或同心度。
在操作过程中，预加载的额外增加也可能由以下原因引起:
- 对于恒定位置布置，由轴的旋转速度引起的离心力
- 内圈、外圈和滚珠之间的温差
- 与轴承钢相比，轴和壳体材料的热膨胀系数不同
如果轴承安装在钢轴和厚壁钢或铸铁外壳上，且无干涉，则可通过以下公式以足够的精度确定预紧力
在该情况下
Gm 已安装轴承组中的预载 [N]
GA,B,C,D 安装[N]产品表之前，在轴承组中预先设定预紧力
f B轴承系数取决于轴承系列和尺寸产品表
f1 取决于接触角乘积表的修正系数
f2 取决于预加载类产品表的修正系数
fHC 混合轴承产品表的修正系数
例如，对于非常高速的主轴，可能需要更紧密的配合，因为离心力会使内圈配合在其轴座上松动。必须仔细评估这些轴承布置。在这种情况下，请联系应用工程服务部门。
对于S70的安装轴承组（Gm）中的预紧力。。W系列轴承，请联系应用工程服务部门。
计算示例
安装后，匹配轴承组71924 CD/P4ADBC的预载是多少？
719 CD系列中两个轴承组在安装前的预设预紧力，预紧力等级C，尺寸24为GC=1；160 N产品表。
在轴承系数f=1,26和校正系数f1=1和f2=1.09乘积表的情况下，已安装轴承组的预载荷为
= 1,26 x 1 x 1,09 x 1 160 ≈ 1 590 N
用恒定力预加载
在精密、高速应用中，恒定、均匀的预加载是重要的。为了保持适当的预载，通常在轴承外圈和壳体肩部之间使用校准的线性弹簧。对于弹簧，轴承的运动特性不会影响正常工作条件下的预载。然而，弹簧加载轴承装置的刚度低于使用轴向位移设置预加载的装置。弹簧预加载方法是用于内磨床的主轴的标准方法。
最常见的弹簧轴承布置的指导值中列出了 表 3. 这些值适用于单个CE和ACE设计轴承。对于串联布置的轴承，该值应乘以等于预加载弹簧力的轴承数量的系数。规定的弹簧预紧力是内圈和外圈滚道工作接触角的最小差异与高转速下的轴向刚度之间的折衷。更重的预载导致更高的工作温度。
有关更多信息，请联系应用工程服务部门。
轴向位移预加载
对于加工中心、铣床、车床和钻头来说，刚性和精确的轴向导向是关键参数，尤其是当发生交变轴向载荷时。对于这些应用，轴承中的预载荷通常通过沿轴向调整轴承环彼此之间的相对位置来获得。
这种预加载方法在系统刚度方面具有显著优势。然而，取决于轴承内部设计和滚珠材料，由于离心力的作用，预载随着转速的增加而显著增加。
制造通用匹配轴承或匹配轴承组，以便在正确安装时，达到其预定的轴向位移和适当的预加载值。
对于单轴承，必须使用精密匹配的隔环。
预加载的单独调整
在使用通用匹配轴承或匹配轴承组的情况下，在生产期间在工厂确定预紧力。然而，在某些情况下，可能需要优化预加载以适应特定的操作条件。在这种情况下，不应修改轴承，因为这需要特殊的工具和知识，轴承可能会受到无法修复的损坏。轴承改造应专门委托主轴服务中心机床主轴再制造。
然而，当用于两个或多个轴承组时，可以通过在背靠背或面对面布置的两个轴承之间使用隔环来增加或减少预载。无需在串联布置的轴承之间插入垫片。
通过磨削内或外垫片的侧面，可以改变轴承组中的预紧力。
表 4 提供了有关哪些等宽间隔环侧面必须研磨以及研磨效果的信息。下表列出了间隔环总宽度的必要尺寸偏差:
隔环
通常，在以下情况下，使用带有角接触滚珠轴承组的隔环是有利的:
- 需要调整轴承组中的预载
- 应增加弯矩刚度和弯矩承载力
- 油润滑喷嘴必须尽可能靠近轴承座圈
- 需要足够大的空间存放多余的润滑脂，以减少轴承中的摩擦热
- 在非常高的运行速度下，需要通过外壳改善散热
为了实现最佳轴承性能，隔环不得在负载下变形，否则，形状偏差会影响轴承组的预载。因此，应始终使用轴和壳体公差的指导值。
间隔环应由高等级钢制成，根据应用情况，可硬化至45至60 HRC。面表面的平面平行度尤为重要。允许偏差不得超过1至2μm。
除非要调整预紧力，否则内外隔环的总宽度应相同。要做到这一点，最准确的方法是在一次操作中处理同心内外间隔环的宽度。
转速对预载的影响
使用应变计，已确定预载随转速变化，并且在非常高的转速下预载显著增加。这主要是由于球上的强大离心力导致它们在跑道中改变位置。
与钢球轴承相比，由于钢球质量较低，混合轴承（陶瓷球轴承）可以获得更高的转速，而不会显著增加预载。
轴向刚度
轴向刚度取决于轴承在载荷作用下的弹性变形（挠度），并可表示为载荷与挠度之比。然而，由于挠度和荷载之间的关系不是线性的，只能提供产品表中的指导值。
这些值适用于在静态条件下且承受中等载荷的钢轴上以接近零过盈配合安装的轴承对。
使用先进的计算机方法可以计算更精确的轴向刚度值。有关更多信息，请联系应用工程服务部门。
比较相同尺寸的轴承，包括三个或更多轴承的轴承组比具有两个轴承的轴承提供更高的轴向刚度。通过将产品表中列出的值乘以 表 10.
对于混合轴承，轴向刚度的指导值可以通过与钢球轴承相同的方式获得。但是，计算值应乘以系数1,11（适用于所有布置和预加载类别）。
安装和夹紧轴承环
超精密角接触球轴承通常轴向安装在轴上或带有精密锁紧螺母或端板的壳体中。这些部件需要高的几何精度和良好的机械强度，以提供足够的支撑和定位。
对于精密锁紧螺母或端板螺栓，拧紧力矩Mt必须足以保持所有部件（包括轴承）就位，而不会造成变形或其他损坏。
有关精密锁定螺母的信息，请参阅精密锁定螺母。
计算所需的拧紧力矩
由于变量的数量（配合部件之间的摩擦、过盈配合的程度、因过盈配合而增加的预紧力等），无法准确计算精密锁紧螺母或端板中的螺栓所需的拧紧力矩Mt。以下公式可用于估计Mt，但应在运行期间验证结果。
精密锁紧螺母或端板螺栓所需的轴向夹紧力可通过以下公式估算
精密锁紧螺母所需的拧紧力矩可通过以下公式估算
端板螺栓所需的拧紧力矩可根据
在该情况下
Mt 要求的拧紧力矩[Nmm]
Pa 所需轴向夹紧力[N]
Fc
轴向配合力[N]
Fc
最小轴向夹紧力[N]
GA,B,C,D 安装[N]产品表前预先设置轴承预紧力
K 取决于螺纹的计算系数 表 14
Ncp 与精密锁紧螺母或端板直接接触的轴承方向相同的轴承数量1）
Nb 端板螺栓数量
1 这不是布置中的轴承总数，而是需要移动以闭合环之间的间隙以实现预设预载的轴承。另请参阅锁定程序。
锁定程序
当使用精密锁紧螺母或端板轴向定位超精密角接触球轴承时，应采用以下程序，以确保所有轴承完全就位，夹紧力重新设置为估计的所需水平。
- 1 将锁紧螺母/端板螺栓拧紧至Mt值的2至3倍。
- 2 松开锁紧螺母/端板螺栓。
- 3 将锁紧螺母/端板螺栓重新拧紧至Mt的值。