精密角接触球轴承安装方式及其对轴承性能的影响分析

精密角接触球轴承安装方式及其对轴承性能的影响分析

俞春兰 1 石莹莹 1 王丽莉 2 薛豪波 1

浙江五洲新春集团股份有限公司，浙江 312500

绍兴泰格机电技术有限公司，浙江 312500

摘要：本文主要针对精密机床的相关特点进行了深入分析，，结合套筒压力安装原理，在此基础上提出了先进的高速精密角接触球轴承预压式安装方法，并对轴承性能进行了深入分析，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

关键词：精密角接触球轴承；安装；轴承性能；影响

现如今，基于我国现代社会经济发展背景下，高档机床设备水平也在原来的基础上实现了进一步提升，不但可以满足非常高的精度，同时还能体现出非常明显的可靠性，这就对配套精密轴承提出了更高的要求。通常情况下，在对精密轴承进行安装的过程中，其安装质量会受到轴承精度、温度以及振动等多方面因素的影响。结合相关的统计结果可以了解到，百分之十五以上轴承效能发挥失常，都是由安装环节引起的。因此，为了获取到更加合理的高速精密机床角接触球轴承安装方法，需要在精密机床主轴轴承安装过程中，对比较常见的安装方法进行分析，从而找出有效的预压式安装方法。

1. 精密轴承常见的安装方法

通常情况下，在精密轴承安装过程中，对于相关的工作人员而言，需要对轴承类型、载荷以及转速等进行充分考虑，尤其是要将重点放在高速精密机床主轴轴承方面，在高速运转的离心作用下，会导致轴承的内圈不断扩大，轴承过盈量不断减少，轴承与轴劲之间会出现滑动现象，严重时将会导致轴承与轴劲之间出现损坏现象。一般在对高速精密机床主轴轴承进行安装的过程中，对于安装质量方面有着非常高的要求，结合目前的实际情况来看，所应用到的安装方法主要体现在了液压、机械压力、套筒压力以及电磁加热等几个方面，具体如下图1所示。

1. 液压安装

2. 机械压力安装

3. 套筒压力安装

4. 电磁加热安装

图1 高速精密机床主轴轴承常见安装方式

对于液压安装方法来说，在具体的应用过程中，就是将高压油通过油孔与油沟，然后灌入到轴承过盈配合的位置，在此基础上可以形成相应的高压油环膜，通过高压油张力作用的发挥，可以完成对配合面的安装工作。另外，对于液压油而言，本身就可以产生一定的润滑效果，可以对轴承轴向安装工作开展起到一定的促进作用。在对液压安装方法进行应用时，通常对于配合面尺寸精度有着非常高的要求。

在对机械压力安装法进行应用时，主要是通过压力机械强制压入轴承的方式来进行，通常主要是在重载轴承安装中应用。为了保证机械压力安装方法的作用可以实现充分发挥，一般在整个过程中需要使用到压力设备，并且对于环境方面以及操作方面都有着比较高的要求。

在对电磁加热安装方法进行使用时，主要是应用到了电感应加热装置，然后对轴承进行加热处理，在膨胀之后，完成对轴承的安装工作。在对电磁加热安装方法进行应用的过程中，可以在很快的时间内实现套圈均匀加热，从而保证轴承在精度以及清洁度方面可以达到相应的标准要求。

在对套筒压力安装方法进行使用时，主要是应用到了套筒压轴承套圈端面，首先对套筒的表面进行敲击，使轴承可以压在轴上，从而形成单套筒与双套筒两种方法。

2. 预压式安装

在对高速精密角接触球轴承进行安装时，一般液压安装方法与机械压力安装方法都不能满足一定的适用性，通常情况下主要是选择使用电磁加热方法与套筒压力安装法来进行。但是，在对电磁加热安装方法进行使用时，对于成本方面有着非常高的要求，套筒安装方法在使用时，可能会导致轴承受到一定的损坏。在对套筒压力安装法原理明确的基础上，提出了一种预压式安装方法。这种方法涉及到了浮动恒压力外唇的套筒，其组成部分主要包含套筒、压力弹簧以及浮动外唇等几个方面，具体如下图2所示。在外套筒的上方，设置了弹簧孔，这时在弹簧的作用下，浮动外唇能够与外套筒之间实现有效连接，在具体的安装环节中，弹簧产生的恒定压力压轴承外圈，从而在敲击的作用下，能够避免轴承外圈与球不会出现振动现象。

图2 预压式轴承安装示意图

3. 实例分析对比

在本次实例分析中，主要是选择了H7010C/HQ1P4A陶瓷球角接触球轴承与H7010C/P4A全钢角接触球轴承对比套筒压力安装、预压式安装以及电磁加热安装，针对轴承旋转精度、振动境地以及整体性能所产生的影响进行了深入分析，关于轴承所涉及到的相关参数如下表1所示。其中，在装机试验环节中，主要是选择使用了3C行业风冷轴，如下图3所示，轴系所涉及到的相关参数，如下表2所示。

表1 轴承主要结构参数

图3 轴承安装示意图

表2 轴系基本参数

在桩机试验开展过程中，为了保证内圈与轴之间不会出现滑动现象，在经过系统的计算以后，最终得出转速为24000r/min的情况下，轴承过盈量不低于0.010min。但是，在轴承旋转精度以及振动精度试验工作开展中，为了避免对轴承精度造成一定的损失，所以没有应用桩机试验过程中的过盈量。

3.1 安装对轴承旋转精度的影响

关于轴承精度损伤问题，与过盈量之间也有着非常密切的联系。在套筒压力安装轴承精度损伤比较大的情况下，那么随着盈量的不断提升，其精度损伤也会因此增加。其次，当采取预压式安装与电磁加热安装方式时，其轴承精度受到的损伤比较小。在超过盈量的基础上，会呈现出比较明显的优势。

3.2 安装方式对轴承振动产生的影响

当过盈量为0.003与0.008mm时，H7010C/HQ1P4A轴承的振动如下图4所示。为了能更好的分析出安装方式对轴承振动特点带来的影响，所以，在下图中，没有对安装之前的轴承振动进行分析。由图中的内容可以了解到，轴承振动精度损伤主要是受到了套筒压力的影响，在盈量不断提升的基础上，振动损伤程度就会增加。另外，在应用双筒压力安装法时，会使球受到一定的作用力，从而加剧轴承振动精度损伤现象，在超出盈量的情况下，会导致轴承失去振动精度。采用预压式安装与电磁加热安装方式，其轴承振动精度受到的损伤比较低。

图4 H7010C/HQ1P4A轴承振动精度

4. 结语：
   综上所述，本文主要针对高速精密角接触球轴承安装方式进行了深入分析，并在此基础上提出了一种新的预压式安装方法，结合相关的全钢角接触球轴承实例，针对套筒压力、电磁加热以及预压式安装方法进行了对比，并分析了每种方法对轴承旋转境地以及振动精度带来的影响。最终确定应用预压式安装与电磁加热安装方法，最终可以取得比较好的效果。

参考文献：

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