高速精密角接触球轴承结构及性能

《高速精密角接触球轴承结构及性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据《轴承)2000．No．3●产品设计与应用◆高速精密角接触球轴承结构及性能浙江大学(浙江杭州310027)蒋兴奇马家驹【A田SIRACT】M{ll【iIlgthehighspeed锄目llarcontactballbearingaSthebody，thebasicstructureandstructuralfmanmmtersareintroduced，theeffectionofthemonhiIghspeedperformanceandrigidtyofthebt啦areanalyzed，therulesofdeterminingstructu

2、reandstructurealparametersforbt蚵I唱inhighspeedandsuper-highspeedapplicationsare西Ven．Theseruleshavealso黜guideactionforotherhighspeedprecisionbt强rin铲．高速精密角接触球轴承是机床主轴单元中应用最广泛的一类滚动轴承。为了实现主轴单元的高速化及高刚性，以提高机床的加工精度和加工效率，国内外各大轴承制造商都对此轴承进行了大量的分析研究。本文以高速精密角接触球轴承为对象，分析其结构及结构参数对轴承高速性能和刚性性能的影响。l

3、轴承的高速性能及刚性性能角接触球轴承主要用于高速精密支承，它的速度性能通常用其极限转速或以Ⅳ值来评定。各轴承制造商对轴承极限转速定义略有不同，SKF公司的定义为[1】：轴承的极限转速是指对应于15×lo'hL，。寿命的载荷作用下，由轴、轴承座及润滑剂所散发的热量与在一定环境温差下轴承摩擦所产生的热量相平衡时的转速。不同尺寸轴承的极限转速差别很大，将其极限转速乘以中径，即厶Ⅳ就基本不受轴承尺寸的影响。根据极限转速的定义。高速精密角接触球轴承的速度性能不仅取决于轴承设计与配置，而且取决于主轴单元所允许的温升及所采用的冷却方法。轴承运行于什么转速下才能称为高速轴

4、承?文献[2’31把d。Ⅳ值超过0．6×106llⅡIl·r／min称为高速；NSK把厶Ⅳ值超过0．8X106mln·drain称为高速，文献[4]把d。N值超过1．0×106nll'fl·dmin称为高速。随着轴承设计制造和应用技术的发展，更关注的是d∥值超过1．8×1驴mln·dnfm的超高速轴承(Extro—HighSpeed，或Ulatr—HilghSpeedHJ，HighestSpeedL61和HigherSpeed⋯)oGMN[引、SNFA[91和FAFNIR【l训尽管只使用高速(HighSpeed)这一概念，但通过样本分析，外形尺寸和结构形式

5、完全相同的精密角接触球轴承，分别给出了不同的厶Ⅳ值。普通设计厶Ⅳ值一般小于1．5×lO'Ird,n·r／min，特殊设计d。Ⅳ值达2．5×106mrn·r／rain以上。因此，作者倾向于把厶Ⅳ值超过0．6×lo'inin·r／rain的转速称为高速，把厶Ⅳ值超过1．8X10'mm·r／min的转速称为超高速。高速精密角接触球轴承刚度影响主轴单元的刚度，也影响着机床的加工精度。轴承抵抗外载荷作用下的变形能力称为轴承刚性。轴承的刚度定义为某一状态下所承受的载荷变化量与内外圈之间相对位移变化量之比。轴承承受的载荷主要分为轴向载荷、径向载荷和力矩载荷，相应地，轴承

6、的刚度也可分为轴向刚度，径向刚度及角刚度。轴向预紧的精密角接触球轴承，静止状态下，任意钢球与内外圈接触形成的法向接触刚度为K=CFom$eCm口(1)式中C——刚度系数，决定于钢球与内外圈沟道接触点几何参数及接触物体材料性能凡——轴承轴向预紧力口——预紧状态下的接触角轴承径向刚度墨，轴向刚度K和角刚度局分别为[123墨=鲁疋cos2a●K=ZK．sin2a局=Z如冠Ks秆口式中z——滚动体数量d。——轴承节圆(中心圆)直径(2)(3)(4)万方数据‘轴承)2㈣№3R．——轴承内圈沟道中心半径2轴承结构对高速性和刚性的影响精密角接触球轴承的结构如图1所示。图

7、1a是外圈单挡边、内圈双挡边结构，保持架采用外圈单挡边引导。单挡边外圈有利于外圈沟道多余润滑剂流出，不仅减小润滑剂搅动摩擦，而且有利于降低接触点的摩擦发热，是高速精密角接触球轴承最普遍采用的结构形式之一。GMN公司为$6000系列，SNFA公司为sE—E系列，SKF公司为7000系列，FAFNIR公司为2M0000WI或2MM0000WI系列，FAG公司为B7000系列及NSK公司为7000系列。罔罔罔目1精密角接肚球轴承的结构图1b是外圄单挡边、内圈双挡边结构，保持架采用内圈双挡边引导。与图la轴承结构相比，由于采用内圈双挡边引导保持架，运动平稳。保持架

8、内径减小。相应地钢球数量减少，轴承刚度减小，同时润滑剂不易进入内圈