精密滚动轴承在电子专用设备中的应用 上海巨鹏轴承有限公司2022-12-19 12:17:45
1简介精密滚动轴承在精密轴系中的正确应用，涉及到不同种类轴承的特点，以及影响轴承精度的诸多外界因素。不仔细思考，就会失去使用精密轴承的意义。特别是当主轴高速旋转，要求高精度时，精密滚动轴承的相关因素更加突出。
2因素
2.1精度
使用精密滚动轴承时，只有轴和轴承座的形位公差精度和表面粗糙度与轴承精度相协调，才能充分发挥其效率。也就是说，安装零件的精度是影响轴承旋转精度的主要因素。但安装零件精度太高会造成加工困难。在应用中，应根据机械设计手册的推荐值，结合实际经验进行合理选择。不能忽视的是轴承的尺寸精度。选择安装零件和轴承之间的配合时，应考虑这一因素。选定的配合将影响轴承间隙或轴承预载。
2.2刚度
轴承的刚度取决于其类型和尺寸。主要标准是:滚子元件类型，例如球形或圆柱形，滚子的数量和尺寸以及接触角。
滚子的数量比轴承尺寸对刚度的影响更大。以相同的百分比增加滚子的数量将比增加轴承尺寸更多地增加轴承刚度。出于这个原因，精密滚动轴承增加了滚子的数量，以提高其刚度。
一般接触角对刚度的影响是接触角越小，径向刚度越高。接触角越大，轴向刚度越高。布置轴承时，在同一位置安装两个或两个以上的轴承可以提高刚度。角接触球轴承最适合这种用途，通常成对使用。
轴承刚度也会受到主轴和轴承座的影响，其配合公差应慎重选择；成对轴承组的刚度也会受到预载荷的影响。
轴承刚度表示为弹性变形与负载下恢复程度的比率。由于滚动轴承的弹性恢复与载荷不是线性关系，很难用单一函数来描述。在应用中，线性关系可用于近似估计。
2.3负荷
在设备精密轴系中使用精密滚动轴承时，轴承的负荷能力并不是选择轴承时考虑的唯一关键因素，而是轴的设计要求决定了轴承的内径。其他关键因素如轴承刚度、允许速度和旋转精度是决定性因素。
在应用中，选择轴承类型和布置形式时，作为基本原则:
相同尺寸的滚子轴承比滚珠轴承具有更大的承载能力；角接触球轴承和圆锥滚子轴承可以承受复杂的径向和轴向载荷；双向接触推力球轴承可以承受双向载荷。
2.4速度
可以在允许的温度下调整轴承的滚动速度；精密滚动轴承具有低摩擦特性，从而形成低热特性。如此精准
滚动轴承可用于高速运转。轴承产生的热量很大程度上取决于工作速度，同时也受轴承类型、润滑方式、预紧力、工作载荷等因素的影响。
2.5寿命
在应用中，使所选轴承具有较长的寿命是基本要求。测量精密轴承的基本寿命主要包括两个参数:静载荷能力和作用载荷。此外，还应考虑预紧力对轴承寿命、主轴强度和轴承本身的影响。对于高速运转，主轴应具有高耐磨性；滚子产生的离心力也会影响载荷情况，缩短轴承的使用寿命。
对于低速旋转或缓慢摆动的情况，轴承上的载荷可视为相同的静载荷，不受任何运动特性的影响。在这种情况下，载荷引起的滚轮和轨道的永久变形会影响使用寿命；同时，轴承必须承受周期性的大冲击载荷。
2.6预加载
预加载不仅可以提高轴承的刚度，还可以提高其旋转精度。在设备主轴的应用中，一般采用预紧轴承和配套轴承组。
对于单列角接触球轴承和圆锥滚子轴承，通常调整内外圈之间的轴向间隙以获得预载。对于圆柱滚子轴承，通过在内圈适当安装锥形孔来获得预紧力；对于双向角接触推力球轴承，预载荷将通过调整隔离套的尺寸来获得。
在外力的作用下，轴承中的载荷分布会发生变化。一些滚子元件会承受过大的载荷，同时，另一些滚子元件会被释放，弹性变形会发生变化。相同弹性变形发生在相同的预载F0下；在外力Fa的作用下，A支座产生δa变形，B支座变形会减小；继续对Fa '施加外力，轴承B的预紧弹性变形完全释放。这不利于轴承的使用，所以在应用中要注意作用外力的大小，以便选择合适的预紧力。
另一方面，轴承预载荷的最大值应在应用中受到限制。因为增加预紧力后摩擦力会增大，导致温度升高。
对于成对轴承组，其预载荷的确定是复杂的；其目的是适应精度、刚度、速度等不同要求。
2.7润滑
润滑滚动轴承的目的是防止滚子元件直接磨损和生锈。对于精密滚动轴承，这个因素更值得关注。
为了在滚子元件和滚道之间形成润滑油膜，只需要少量润滑油。油脂润滑是最简单、最常见的选择；但是对于高速主轴轴承，必须用油来润滑，因为在这种情况下，润滑脂的使用寿命很短。a:精密角接触球轴承
B:配对精密角接触球轴承
C:双列圆柱滚子轴承；双向接触推力球轴承
D:圆锥滚子轴承
D图2显示脂润滑的正常工作时间与轴承的类型、尺寸和转速有关。使用润滑脂润滑时，应注意润滑脂类型的选择、轴承腔润滑脂装入量的计算和短时低速试运转。在实际操作中，不可忽视调试阶段，使润滑脂分布均匀，挤出过多的润滑脂。润滑油量不足，滚子元件与轨道之间不能形成有效的保护膜，使T和WF迅速增加。B区:润滑油量刚刚好，T和WF最小。C区:当润滑油量增加时，T和WF都会增加，T的增加幅度更大。D区:如果油量继续增加，WF会增加，T达到最高点后会慢慢减小。并与散热摩擦形成平衡。e:继续增加油量，M点后T会迅速下降，因为油的冷却起主导作用。b反映的是喷油润滑方式，D表示的是油循环润滑的特点。
使用油润滑时，应注意方法的选择和油粘度及油量的确定。应根据具体环境和条件合理选择。2.8密封
使用精密滚动轴承时，必须在内外之间进行有效密封；应考虑以下因素，包括环境条件、润滑方式、密封缠绕速度、密封摩擦和密封摩擦引起的温升。
对于精密滚动轴承，最后两个因素更重要。由于密封摩擦，轴承可能会产生不可接受的热量。因此，在高速时，精密滚动轴承往往采用非橡胶密封。
非橡胶密封的密封特性是由其端盖结构形成的，可用于轴向、径向或轴向和径向的组合情况。这种密封没有摩擦和磨损。
橡胶密封与密封面接触，由于接触摩擦，温度会升高，所以橡胶密封的使用受到一定的限制。这种形式很少用于精密滚动轴承的密封；这种形式只适合低速情况。
橡胶密封和非橡胶密封的组合可以提高密封效果。在实际应用中，当临界转速小于12m时，可以使用V形橡胶密封。这种应用产生的摩擦很小，安装简单，使用经济。它是一种特殊电子设备的主轴结构。其转速为2 840 ru002Fmin，轴端跳动为0.005 mm，轴径跳动为0.005 mm，并承受轴向和径向载荷。
由于轴对端跳和径向跳要求高，且为中速，采用精密角接触球轴承。轴承成对使用，分为两组，一组轴向固定，另一组轴向外圈松弛，
从而消除因温升引起的轴变形对轴承正常运行的影响。这种布置有利于提高轴系的刚度，解决复杂载荷的共同作用。装配时，修复隔圈，达到获得预紧的目的。轴系采用非接触式密封和橡胶密封相结合；采用油脂润滑。
4结束语
精密滚动轴承广泛应用于电子专业设备；精密滚动轴系设计中最重要的是精密滚动轴承的合理应用。本文总结了精密滚动轴承应用中应注意的几个方面，并通过应用实例阐述了文中的观点。精密滚动轴承只有正确应用才能发挥其优异的性能。