角接觸球軸承的安裝技巧

李東峰

摘要：角接觸球軸承是高速、高精度機床常用的軸承，但在實際使用過程中，因為安裝過程中若安裝方法不正確，或者不能很好地消除軸承的游隙，造成使用壽命很短，無法保證機床的正常使用。本文從角接觸球軸承的結(jié)構(gòu)特點出發(fā)，論述了通過軸承游隙的測量與調(diào)整，并采用正確的安裝方法，能極大地提高軸承的使用壽命。

關(guān)鍵詞：角接觸球軸承；游隙的調(diào)整；安裝技巧

角接觸球軸承是深溝球軸承的變換軸承，優(yōu)點是： ①結(jié)構(gòu)簡單； ②極限轉(zhuǎn)速高；③摩擦力矩比較??；④可同時承受徑向和軸向載荷； ⑤同樣的外型尺寸比深溝球軸承動、靜載荷容量大；⑥旋轉(zhuǎn)精度高、噪音小?；谏鲜鰞?yōu)點，角接觸球軸承是高速、高精度、低噪音精密車床首選的軸承，筆者工作過的企業(yè)使用的內(nèi)圓磨床、外圓磨床、高速砂輪回轉(zhuǎn)機等設(shè)備都廣泛應(yīng)用了高速精密角接觸球軸承。

角接觸球軸承的安裝比深溝球軸承復(fù)雜，多為成對安裝，并需采用預(yù)加載荷。安裝得好，可使主機的工作精度、軸承壽命大大提高；否則，不僅精度達(dá)不到要求，壽命也會受到很大影響。

1.安裝形式

角接觸球軸承的安裝形式，有背對背、面對面和串聯(lián)排列三種。①背對背（兩軸承的寬端面相對）安裝時，軸承的接觸角線沿回轉(zhuǎn)軸線方向擴散，可增加其徑向和軸向的支承角度剛性，抗變形能力最大；②面對面（兩軸承的窄端面相對）安裝時，軸承的接觸角線朝回轉(zhuǎn)軸線方向收斂，其支承角度剛性較小。由于軸承的內(nèi)圈伸出外圈，當(dāng)兩軸承的外圈壓緊到一起時，外圈的原始間隙消除，可以增加軸承的預(yù)加載荷；③串聯(lián)排列（兩軸承的寬端面在一個方向）安裝時，軸承的接觸角線同向且平行，可使兩軸承分擔(dān)同一方向的工作載荷。但使用這種安裝形式時，為了保證安裝的軸向穩(wěn)定性，兩對串聯(lián)排列的軸承必須在軸的兩端對置安裝。

角接觸球軸承承受軸向負(fù)荷的能力由接觸角決定，接觸角越大，承受軸向負(fù)荷的能力越高。接觸角α的定義為，徑向平面上連接滾球和滾道觸點的線與一條同軸承軸垂直的線之間的角度。

2.預(yù)加載荷的獲得

預(yù)加載荷可通過修磨軸承中一個套圈的端面，或用兩個不同厚度的隔圈放在一對軸承的內(nèi)、外圈之間，把軸承夾緊在一起，使鋼球與滾道緊密接觸而得到。

預(yù)加載荷的大小對軸承使用壽命影響很大，據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)軸承裝配有0.012mm過盈量時，使用壽命降低38%，有0.016mm過盈量時，使用壽命降低50%；當(dāng)軸承裝配有0.04mm間隙時，使用壽命顯著下降，有0.08mm間隙時，使用壽命下降70%。因此，對預(yù)加載荷的大小進(jìn)行合理選擇，十分重要。一般高轉(zhuǎn)速宜選用小的預(yù)加載荷，低轉(zhuǎn)速宜選用大的預(yù)加載荷。同時，預(yù)加載荷應(yīng)稍大于或等于軸向工作載荷。

選擇預(yù)加載荷時，最小預(yù)加載荷的計算公式如下：

Aomin=1.58tgaR±0.5A（N）

式中 R：作用于軸承上的徑向載荷（N）

A：作用于軸承上的軸向載荷（N）

A：通過鋼球和滾道接觸點的直線與通過各鋼球中心平面的直線兩者之間的夾角（即公稱接觸角）：

7000C a=15°

7000AC a=25°

7000B a=40°

成對的軸承中每個軸承都按此式計算。式中“+”號用于軸向工作載荷使原有預(yù)公盈值減少的那一個軸承；“-”號用于軸向工作載荷使原有預(yù)公盈值加大的那一個軸承。兩個成對軸承的最小預(yù)加載荷量Aomin應(yīng)按兩個軸承所求得的兩個值中的最大值選?。ǜ鶕?jù)裝配經(jīng)驗，一般取50N左右的預(yù)加載荷）。

3.軸承游隙的測量

筆者為了測量軸承的游隙，設(shè)計了一套簡易的模具，主要包括上壓蓋、短軸和下壓蓋，如下圖所示。

將角接觸球軸承按照安裝的結(jié)構(gòu)形式組裝在一起，把百分表的測量桿壓在上壓蓋的上面，然后施加預(yù)加載荷，把百分表的表盤指針調(diào)到0，最后撤銷預(yù)加載荷，百分表的讀數(shù)就是軸承游隙的數(shù)值。

4.軸承的安裝

（1）軸承的安裝必須在干燥、清潔的環(huán)境條件下進(jìn)行。安裝前應(yīng)仔細(xì)檢查軸和外殼的配合表面、凸肩的端面、溝槽和連接表面的加工質(zhì)量。所有配合連接表面必須仔細(xì)清洗并除去毛刺，鑄件未加工表面必須除凈型砂。

（2）軸承用隔圈要經(jīng)過研磨，內(nèi)外圈隔圈平行度應(yīng)控制在1um以下；假設(shè)內(nèi)圈隔圈的寬度為B1，外圈隔圈的寬度為B2，測得軸承游隙為δ，若：①軸承的內(nèi)圈定位，外圈緊固，則：B1=B2+δ；

②軸承的外圈定位，內(nèi)圈緊固，則：B1=B2-δ。

（3）軸承安裝前應(yīng)清洗干凈，清洗時內(nèi)圈斜坡朝上，手感應(yīng)靈活，無停滯感，晾干后，放入規(guī)定量油脂，如屬油霧潤滑應(yīng)放入少量的油霧油；

（4）軸承安裝時，必須在套圈端面的圓周上施加均等的壓力，將套圈壓入，不得用鎯頭等工具直接敲擊軸承端面，以免損傷軸承。 在過盈量較小的情況下，可在常溫下用套筒壓住軸承套圈端面，用鎯頭敲打套筒，通過套筒將套圈均衡地壓入。如果大批量安裝時，可采用液壓機。壓入時，應(yīng)保證外圈端面與外殼臺肩端面，內(nèi)圈端面與軸臺肩端面壓緊，不允許有間隙。

（5）當(dāng)過盈量較大時，可采用油浴加熱或感應(yīng)器加熱軸承方法來安裝，加熱溫度范圍為80℃-100℃，最高不能超過120℃。同時，應(yīng)用螺母或其它適當(dāng)?shù)姆椒ňo固軸承，以防止軸承冷卻后寬度方向收縮而使套圈與軸肩之間產(chǎn)生間隙。

（6）空運轉(zhuǎn)試驗。軸承安裝后應(yīng)進(jìn)行運轉(zhuǎn)試驗，首先進(jìn)行無負(fù)荷、低速運轉(zhuǎn)，然后視運轉(zhuǎn)情況逐步提高旋轉(zhuǎn)速度及負(fù)荷，并檢測噪音、振動及溫升，發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)停止運轉(zhuǎn)并檢查。角接觸球軸承經(jīng)裝配檢驗合格后，要以工作轉(zhuǎn)速作空運轉(zhuǎn)試驗，時間不少于2h，溫升應(yīng)不超過15℃。運轉(zhuǎn)試驗正常后方可交付使用。

5.結(jié)束語

在實際安裝過程中，通過施加預(yù)加工作載荷來消除角接觸球軸承的游隙，并采用正確的安裝方法，可以大幅度的提高角接觸球軸承的使用壽命。