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[摘 要]本文主要介绍了成组安装圆锥滚子轴承和推力轴承进行预紧必要性，轴承预紧后对使用寿命的影响，以及两种典型的预紧方式，并介绍了不同轴承预紧力的选择，同时结合实际案例分析了预紧力对轴承失效的影响。
[关键词]圆滚子轴承 轴承预紧 刚度
中图分类号：TG233.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0078-02
一、轴承预紧使用的特点
通常情况下，轴承在安装后都具有一定的内部游隙，即滚子在与内外套圈之间存在一定的间隙，这是保证轴承正常运转的必要条件之一，但是当轴承成对安装使用，用于承受轴向力时，通常需要对轴承施加预紧力负荷，使滚动体和内外套圈间产生一定的预变形，以达到所需的工作目的，这就是推力轴承的预紧。此时，轴承在负游隙状况下运转，负游隙是滚动轴承使用的特点之一。
轴承预紧的目的是为了增加轴承的刚度，即增加轴承在载荷作用下套圈与滚动体接触处产生弹性变形的能力，轴承的刚度可以通过预紧的方式来增强，但在预紧时，应对预紧量的大小進行合理地控制，合理的预紧量可以起到提高轴承旋转精度和延长轴承疲劳寿命的效果，但若预紧量超过最佳值时，轴承的刚度增加不大，相反地，却会对轴承的运转性能带来不良影响，如摩擦磨损增加，轴承工作温度上升等。
从理论上讲，轴承的工作游隙为略微负值时①，轴承的疲劳寿命最长，随着负游隙的增加轴承的使用寿命急剧下降，反之，当正游隙的值增加时，轴承使用寿命也将下降。
角接触轴承、圆锥滚子轴承两个轴承成对使用时以及推力轴承使用时，都必须以适当方式预先对轴承施以预载荷，使轴承的滚动体与内外圈滚道之间产生一定量的预变形，以保证内外圈与全部滚动体处于均匀的压紧状态。轴承预紧后使用通常有以下好处：
1、增加轴承的刚度
2、保证轴在径向和轴向的正确定位，提高轴的旋转精度
3、降低轴承运转中的振动和噪声
4、提供防止轴承自转打滑所需要的最小载荷
5、保证滚动体与内外滚道正确的接触位置。
6、补偿零件在运转中的尺寸消耗
二、轴承预紧方式与预紧力
成对安装的轴承预紧方式通常有定位预紧和定压预紧两种方式。
定位预紧：通过调整套筒的长度或垫圈的厚度等方法给轴承施加轴向载荷，以达到预紧的目的，如下图2所示，两只成组安装的圆锥轴承内圈通过压板压紧定位，确保两轴承内圈端面之间间隙为0，端盖和调整环对轴承外圈进行定位预紧，定位预紧量取决于调整环的厚度。
两个单列圆锥滚子轴承经定位预紧成对安装时，其轴向载荷与变形的曲线如图4所示，
定压预紧：定压预紧是利用弹簧等弹簧元件使轴承的轴向预紧载荷在使用时保持不变的一种轴向预紧方式，可以通过调整弹簧的压缩量以获得一定的预紧量，如图3所示， 轴承内内圈通过定位环、圆螺母坚固定位，弹簧的弹性力施加于轴承外圈，以获得一定的预紧力。
两个单列圆锥滚子轴承经定压预紧成对安装时，其轴向载荷与变形的曲线如图5所示。轴承1在轴向载荷Fa作用下，轴承1轴向负荷增加，相应的轴向位移量也增大，而轴承2的轴向负荷减小，相应的轴向位移量也减少，两轴承的变形时分别为：
在轴向载荷的作用下，支撑系统的轴向位移量变化仅为δa ，成对安装的圆锥滚子轴承经预紧后其系统刚度可提高一倍，与定位预紧不同的是，轴承1在外加载荷Fa的作用下，变形量增加了δa，而轴承2的变形量和预紧载荷Fa2 基本不变。
由以上分析知，轴承的预紧可以显著提高轴承的刚度，在实际使用中要合理控制预紧力以提高轴承的刚度。
三、预紧力对轴承使用寿命的影响实例
输出轴的径向位置由两只NU系列轴承支撑，轴向位置由2只推力调心轴承29422成组安装定位，推力轴承预紧方式为定压预紧。
该产品在正常工作时推力轴承承受轴向力F正，在使用200h 后发生推力轴承高温，拆检发现， 轴承2严重损坯，滚子、保持架、滚道已经严重烧蚀变形，轴承1无明确损伤，仅表面有高温现象。
进一步检查，轴承供油良好，不存在缺油情况，因设备工作时，虽然轴承2不承受推力，但却损坏严重，直接怀疑为轴承预紧力不足使得齿轮箱运转时，轴承滚子由于离心力的作用偏离了滚道的正常工作位置 ，加剧了滚子的磨擦，最终产生了高温，油膜破坏，造成轴承损坏。通过计算，轴承的总预紧力仅为915.6N，加大预紧力至5033.5N，设备运转900h小时后复查轴承，轴承工作正常。
可见，成组安装推力轴承的预紧对轴承的使用寿命有显著影响。
注：①，通常对于滚子轴承预紧后工作游隙为不大于5um为佳，对于球轴承预紧后工作游隙为不大于10um为佳。
参考文献
[1].《NSK轴承技术手册》
[2].《实用轴承手册》上海科学技术文献出版社 王振华主编
[3].《圆锥滚子轴承轴向定位预紧刚度计算》轴承 2004年第5期 CN41-1148/TH李为民
[关键词]圆滚子轴承 轴承预紧 刚度
中图分类号：TG233.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0078-02
一、轴承预紧使用的特点
通常情况下，轴承在安装后都具有一定的内部游隙，即滚子在与内外套圈之间存在一定的间隙，这是保证轴承正常运转的必要条件之一，但是当轴承成对安装使用，用于承受轴向力时，通常需要对轴承施加预紧力负荷，使滚动体和内外套圈间产生一定的预变形，以达到所需的工作目的，这就是推力轴承的预紧。此时，轴承在负游隙状况下运转，负游隙是滚动轴承使用的特点之一。
轴承预紧的目的是为了增加轴承的刚度，即增加轴承在载荷作用下套圈与滚动体接触处产生弹性变形的能力，轴承的刚度可以通过预紧的方式来增强，但在预紧时，应对预紧量的大小進行合理地控制，合理的预紧量可以起到提高轴承旋转精度和延长轴承疲劳寿命的效果，但若预紧量超过最佳值时，轴承的刚度增加不大，相反地，却会对轴承的运转性能带来不良影响，如摩擦磨损增加，轴承工作温度上升等。
从理论上讲，轴承的工作游隙为略微负值时①，轴承的疲劳寿命最长，随着负游隙的增加轴承的使用寿命急剧下降，反之，当正游隙的值增加时，轴承使用寿命也将下降。
角接触轴承、圆锥滚子轴承两个轴承成对使用时以及推力轴承使用时，都必须以适当方式预先对轴承施以预载荷，使轴承的滚动体与内外圈滚道之间产生一定量的预变形，以保证内外圈与全部滚动体处于均匀的压紧状态。轴承预紧后使用通常有以下好处：
1、增加轴承的刚度
2、保证轴在径向和轴向的正确定位，提高轴的旋转精度
3、降低轴承运转中的振动和噪声
4、提供防止轴承自转打滑所需要的最小载荷
5、保证滚动体与内外滚道正确的接触位置。
6、补偿零件在运转中的尺寸消耗
二、轴承预紧方式与预紧力
成对安装的轴承预紧方式通常有定位预紧和定压预紧两种方式。
定位预紧：通过调整套筒的长度或垫圈的厚度等方法给轴承施加轴向载荷，以达到预紧的目的，如下图2所示，两只成组安装的圆锥轴承内圈通过压板压紧定位，确保两轴承内圈端面之间间隙为0，端盖和调整环对轴承外圈进行定位预紧，定位预紧量取决于调整环的厚度。
两个单列圆锥滚子轴承经定位预紧成对安装时，其轴向载荷与变形的曲线如图4所示，
定压预紧：定压预紧是利用弹簧等弹簧元件使轴承的轴向预紧载荷在使用时保持不变的一种轴向预紧方式，可以通过调整弹簧的压缩量以获得一定的预紧量，如图3所示， 轴承内内圈通过定位环、圆螺母坚固定位，弹簧的弹性力施加于轴承外圈，以获得一定的预紧力。
两个单列圆锥滚子轴承经定压预紧成对安装时，其轴向载荷与变形的曲线如图5所示。轴承1在轴向载荷Fa作用下，轴承1轴向负荷增加，相应的轴向位移量也增大，而轴承2的轴向负荷减小，相应的轴向位移量也减少，两轴承的变形时分别为：
在轴向载荷的作用下，支撑系统的轴向位移量变化仅为δa ，成对安装的圆锥滚子轴承经预紧后其系统刚度可提高一倍，与定位预紧不同的是，轴承1在外加载荷Fa的作用下，变形量增加了δa，而轴承2的变形量和预紧载荷Fa2 基本不变。
由以上分析知，轴承的预紧可以显著提高轴承的刚度，在实际使用中要合理控制预紧力以提高轴承的刚度。
三、预紧力对轴承使用寿命的影响实例
输出轴的径向位置由两只NU系列轴承支撑，轴向位置由2只推力调心轴承29422成组安装定位，推力轴承预紧方式为定压预紧。
该产品在正常工作时推力轴承承受轴向力F正，在使用200h 后发生推力轴承高温，拆检发现， 轴承2严重损坯，滚子、保持架、滚道已经严重烧蚀变形，轴承1无明确损伤，仅表面有高温现象。
进一步检查，轴承供油良好，不存在缺油情况，因设备工作时，虽然轴承2不承受推力，但却损坏严重，直接怀疑为轴承预紧力不足使得齿轮箱运转时，轴承滚子由于离心力的作用偏离了滚道的正常工作位置 ，加剧了滚子的磨擦，最终产生了高温，油膜破坏，造成轴承损坏。通过计算，轴承的总预紧力仅为915.6N，加大预紧力至5033.5N，设备运转900h小时后复查轴承，轴承工作正常。
可见，成组安装推力轴承的预紧对轴承的使用寿命有显著影响。
注：①，通常对于滚子轴承预紧后工作游隙为不大于5um为佳，对于球轴承预紧后工作游隙为不大于10um为佳。
参考文献
[1].《NSK轴承技术手册》
[2].《实用轴承手册》上海科学技术文献出版社 王振华主编
[3].《圆锥滚子轴承轴向定位预紧刚度计算》轴承 2004年第5期 CN41-1148/TH李为民