如何控制轴承的预紧力？如何测量轴承的预紧力？

peach0865 · 发表于 2020-9-17 23:10:08

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这篇日记，本来是准备在9月初写出来的。

但是8月28日，我突然出差，又没带电脑，所以就耽误了下来。

8月份，我写过一篇关于轴承预紧的文章。

关于角接触球轴承的预紧，读者朋友，Three-eyedRaven，在日记后面留言，问了几个问题。

其中一个问题是，怎么保证内外隔套一样长？

Three-eyedRaven的留言

在回答这个问题之前，得先回答另外一个问题，内外隔套真的要做成一样长吗？

在咨询了专业供应商之后，回答是：基本尺寸相同，但公差不一定相同。

虽然定位预紧，都是靠内外隔圈的轴向相对位置错动，来消除或者减小游隙，实现预紧。

但是，不同的厂家，所运用的定位预紧原理，其实还是有一点差别的。

比如NTN，他们的内外隔圈，做成一样长。但是内外隔圈壁厚，可以不同，或者材料可以不同。

如果内隔圈壁厚小一些，那么可以靠内隔圈的弹性变形，来实现预紧。

靠轴承内隔圈产生弹性变形，实现预紧（NTN）

再比如NSK和SKF，他们的用法和NTN有一点差别。

这两个供应商，对于标准预紧，内外隔圈做成一样长即可。

标准预紧，就是按照厂家推荐的预紧力使用。

但是对于非标准预紧应用，比如滚珠丝杠固定端，想要调整预紧力，那么内外隔圈，需要做成不一样长。

怎么不一样？

他们主要是靠内外隔圈的公差控制，使得内外隔圈的长度略有不同。

轴承内外圈的错动量，会根据公差值不同而发生变化，从而形成不同的预紧力。

通过调整内外隔圈的公差，来控制预紧力(NSK)

隔圈材料及尺寸（NSK）

增加或者减小预紧时，隔圈调整量（SKF）

调整预紧：内外隔圈长度控制
A，B，C，D，表示预压从小到大，依次增加

那么，具体是怎么保证做到一样长，或者控制在一定的公差范围呢？目前，通常是通过研磨隔圈长度来实现。

加工时，让内外隔圈同心，同时研磨，即可获得一样的长度。再单独研磨某一个隔圈，即可实现内外隔圈长度略有不同。

同时，隔圈端面的平行度也非常重要。

内隔圈材料及端面平行度（SKF）

NSK规定，端面平行度小于等于3um。对于这一点，SKF要求更加严格，要求在1-2um。

为什么端面平行度如此重要？

因为端面不平，在预紧力作用下，轴承内外圈，会产生不均匀的变形，影响预紧和运行精度。

而且，SKF还规定，隔圈材料为优质钢，硬度在45-60HRC。而NSK则规定隔圈材料为SUJ2（高碳铬轴承钢）。

基于以上说明，我们明白了，无论哪种方法，其本质上是相同的，那就是：依靠轴承内外圈之间的轴向位移，来消除部分或者全部游隙，实现预紧。

至于通过隔圈弹性变形也好，通过设定的公差也罢，都是手段。我们只需要记住本质，形式上就可以变化多端了。

刚刚说了内外隔圈，那么，外侧的端盖和轴承座之间，是不是也需要控制好间隙？

必须的。

端盖预紧量0.01mm-0.05mm（NSK）

端盖的预压量0.01mm-0.02mm（NTN）

对于角接触球轴承，NSK推荐，端盖和轴承座之间的间隙，大致在0.01mm-0.05mm之间。

而NTN推荐值，则是在0.01mm-0.02mm之间。

如果端盖和基座间的间隙太大，在锁螺钉时，会导致轴承外圈的滚道面圆度下降，特别是当螺钉分布太少时。

端盖和轴承座间的间隙，如何影响轴承外圈滚道面的圆度（NSK）

经过这次的确认，看来我们之前的长度控制，还是比较松的，我们一般给的长度公差是±0.05mm，很大的。

为何也没什么问题？表面上，短期看确实没问题。但是长期来看，因为受力不合适，肯定对轴承的寿命有不利的影响。

就像穿鞋子，如果一只脚经常向内侧，或者外侧倾斜，鞋子慢慢朝一个方向变形，就容易损坏。所以，基于长期的观念，最好按照要求严格控制。长期有多长？在我的观念里，是5到10年。

哈，说远了，回到正题。

上面说了如何控制定压预紧的预紧量。

那么如何测量预紧力？

上次，虽然在文中提出了怎么测量预紧力，但是最后并没有讲。

因为我们一般也没去测量啊。

不过，趁这次机会，我学习了一下如何测量轴承的预紧力。

所以也分享一下。

有3种方法。

1.启动扭矩法：用拉力计测量启动切向力，计算得到启动扭矩。

启动扭矩法测量轴承预紧力（KOYO）

启动扭矩法测量轴承预紧力（NSK）

这个方法，适用于大预紧力的测量，比如滚珠丝杠固定，因为太小的预紧力，测量误差大。

得到扭矩后，通过启动扭矩和预紧力的关系估出预紧力。

2.推力静刚度法：施加轴向力，测量轴向位移，得到静刚度。

此方法适用于球轴承预紧力测量，因为球轴承刚度，随预紧力变化较大。

而圆柱滚子轴承刚度，随预紧力变化不大。

轴向刚度法测量轴承预紧力（KOYO）

轴向刚度法测量轴承预紧力（NSK）

3.固有频率法：通过轴向给振动激励测量频率。

这个方法，适用于角接触球轴承，测量灵敏度高，但容易受到装配，固定夹具的影响。

频率法测量轴向刚度及预紧力（KOYO）

频率法测量轴向刚度及预紧力（NSK）（图片数量已超限，请移步公众号查看：罗罗日记）

这三种方法各有优缺点。

总结有如下的表格：

表格（图片数量已超限，请移步公众号查看：罗罗日记）

好了，到这里，我们基本上弄明白了，怎么控制预紧力，和怎么测量预紧力。

最后，还是欣赏几张美图，养养眼。（图片数量已超限，请移步公众号查看：罗罗日记）

定位预紧

定压预紧

定位预紧三个力环

定压预紧三个力环

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