角接觸球軸承的預負荷應(yīng)該加多大？
角接觸球軸承的預負荷應(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荷承載能力，還具有出色的軸向負荷承載能力。然而，其獨特的結(jié)構(gòu)和承載特性也決定了單個軸承僅能承受單向軸向負荷，這對其應(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方向的軸向負荷，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荷，軸承將產(chǎn)生分離趨勢或?qū)嶋H脫開，導致滾動體無法實現(xiàn)純滾動，進而引發(fā)發(fā)熱、磨損，最終使軸承過早失效。
軸向預負荷的必要性為避免上述失效模式，角接觸球軸承在應(yīng)用時必須防止出現(xiàn)與其軸向承載能力方向相反的軸向負荷。解決方案即是施加軸向預負荷。
單個軸承的預負荷對于單個運行的角接觸球軸承，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）施加預負荷。
預負荷大小的確定預負荷的核心目的是抵消可能出現(xiàn)的反向軸向負荷。因此，預負荷值必須大于預期最大反向軸向負荷。此外，還需確保在最大反向軸向負荷作用下，軸承內(nèi)部負荷仍滿足其最小負荷要求。通常，預負荷值需在最大反向軸向負荷基礎(chǔ)上增加一個軸承最小負荷值。實際應(yīng)用中，還需綜合考慮其他現(xiàn)場因素。
配對角接觸球軸承（面對面/背對背）為應(yīng)對雙向軸向負荷工況，常采用兩個單列角接觸球軸承進行配對安裝，方式包括面對面或背對背。兩種方式均使兩個軸承的軸向承載方向相對：
圖中可見，左側(cè)軸承承受軸向右的軸向負荷，右側(cè)軸承承受軸向左的軸向負荷。在這種配置下，任一方向的軸向負荷均由其中一個軸承承擔。因此，通常不需要通過外部施加軸向預負荷來實現(xiàn)預緊。但這并不意味著配對軸承不能施加預負荷。
配對軸承預負荷的施加
觀察背對背安裝的配對軸承（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。當兩個軸承的厚邊被壓緊時，其薄邊之間會存在間隙。若施加外力將薄邊也壓緊，軸承內(nèi)部便產(chǎn)生負游隙，即形成預緊力。
預緊力的控制在軸承制造和使用中，正是通過對薄邊和厚邊尺寸進行精確控制（即配組）來管理配對安裝后的內(nèi)部預緊力（或預游隙）。除了直接配對安裝（DB/DF），另一種常見結(jié)構(gòu)是將兩個角接觸球軸承安裝在軸的兩端進行交叉定位（見下圖）：
圖中，兩個背對背安裝的角接觸球軸承位于軸的兩端，通過隔圈隔開。此時，軸承的內(nèi)部游隙（或預緊力）由隔圈的長度控制：隔圈越長，預緊力越大；反之則越小。
影響預緊/游隙的其他因素在上述配對軸承的預緊控制中，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（該游隙減小量的計算將另文詳述）?？傊惭b就緒的配對角接觸球軸承，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)電機應(yīng)用中，常直接使用工廠預配對的角接觸球軸承組件，省去了現(xiàn)場配對計算和調(diào)整。然而，在齒輪箱等應(yīng)用場合，精確的預緊計算和調(diào)整通常是必需的。