電梯用組配圓錐滾子軸承預緊力的調整方案

李華偉，頓麗華，龐 偉

電梯用組配圓錐滾子軸承預緊力的調整方案

李華偉，頓麗華，龐 偉

（瓦房店軸承集團有限責任公司 技術中心，遼寧 瓦房店 116300）

軸承預緊在機械行業中非常重要，預緊的目的是使兩套軸承受力均勻，不卸載，并保證主機的剛性及旋轉精度。用戶經常需要軸承廠家提供預緊方案。為滿足用戶需求，對某電梯用戶使用的雙列圓錐滾子軸承的預緊問題進行了討論，并給出了預緊方案。

組配圓錐滾子軸承；預緊； 軸向定位；載荷

1 前言

在機械行業中經常遇到軸承預緊問題，如機床行業、電梯行業等，預緊力的大小與軸承的承載、剛度、發熱溫升有很大關系。客戶往往需要軸承廠家提供預緊方案，本文對預緊方案進行了討論，供同行們借鑒。

2 預緊依據

2.1工況

預緊力的形式與大小與工況有著非常大的關系，某電梯公司無齒曳引機采用兩套32020圓錐滾子軸承背對背安裝，承受一定的徑向力及少許的軸向力，轉速較低。該配對軸承采用軸向定位預緊的方式安裝，保證了兩套軸承受力的協調性，如圖 1所示。

2.2理論依據

2.2.1 預緊目的

預緊指軸承裝入軸承座和軸上后，采取一定措施使軸承中的滾動體和內外圈之間產生一定量的預變形，以保持內外圈處于壓緊狀態。預緊有軸向預緊及徑向預緊兩種方式。軸向預緊按照施加預緊載荷的方式，可分為定位預緊及定壓預緊兩種。一般為了提高剛度多采用定位預緊；高速旋轉時多采用定壓預緊。預緊是為了達到增加支承剛度、減小振動和噪音、防止由于慣性力矩引起的滾動體相對于內、外圈滾道的滑動、提高軸的旋轉精度、防止假性布氏壓痕、決定滾動體的位置等目的。

圖1 軸承安裝圖

2.2.2 最小軸向預緊載荷的確定

預緊載荷的大小，應根據載荷情況和使用要求確定。如主要目的是為了減小支承系統的振動和提高旋轉精度，則應選擇較輕的預緊；如主要目的是為了增加支承系統的剛度，則應選擇較重的預緊。但預緊載荷過大，將使軸承中摩擦增大，溫度升高，軸承壽命降低。

軸向變位與軸向載荷之間存在一定的關系，圓錐滾子軸承軸向變位與軸向載荷之間的關系如公式（1）所示。

式中：δa——軸向變位，Fa——軸向載荷，

Lwe——有效接觸長度/mm，

Z —— 滾動體個數，α—— 接觸角。

對該主機采用的32020軸承，其軸向變位與軸向載荷之間的關系式可由式（1）計算。軸承外形尺寸：內徑×外徑×裝配高×內圈寬度×外圈寬度為φ100mm×φ150mm×32mm×32mm×24mm,主參數：Lwe=21.48mm，Z=28，α=17°，得出關系式：

對于圓錐滾子軸承來說，最小預緊載荷：

在純軸向載荷作用下：Fa0≥0.5FA。

在徑向載荷和軸向載荷同時作用下：

Fa0≥1.9Fr1tanα1-0.5FA，

Fa0≥1.9Fr2tanα2+0.5FA。

最小預緊載荷取兩者中較大的。

Fr1——軸承1所受的徑向負荷，

Fr2——軸承2所受的徑向負荷，

α1——軸承1的接觸角，

α2——軸承2的接觸角，

FA——施加在軸承上的外加軸向力。

2.2.3 實現軸向預緊的方法

（1）在配對的兩個軸承的內圈或外圈的端面上磨去一定的預緊變形量（對該主機不建議采用）。

（2）采用襯套或間隔套。在內圈及外圈之間放置不同厚度的襯墊，改變襯墊的厚度可達到各種不同的預緊量（該主機可在兩套軸承間增加內隔套，內隔套寬度與殼體凸臺寬度及軸承組配后的厚度差就決定了預緊量的大小）。

（3）用彈簧實現預緊（該方法為定壓預緊，該主機為定位預緊，參考意義不大）。

（4）可以調整軸向游隙的螺桿、螺母的方法實現緊固。在這種情況下，為得到適當的預緊力，要一邊測量起動摩擦力矩一邊調整（該主機可以采用）。

3 預緊力調整技術方案

3.1預緊量的控制方法

實際安裝時，要正確測定所施加的預緊負荷值是很困難的，通常采用下列方法來控制預緊量。

（1）測定軸承的啟動摩擦力矩。預先測定軸向負荷與軸承啟動摩擦力矩的關系，再根據控制啟動摩擦力矩來調整預緊量。

（2）測定軸承軸向位移量。預先測定單個軸承的軸向負荷與軸向位移量的關系，再根據控制軸向位移來調整預緊量。

（3）測定螺母緊固扭矩。在用螺母對軸承進行預緊時，可根據控制螺母的緊固扭矩來調整預緊量，如采用測力扳手。

調整分為單獨調整和成批調整兩種情況。單獨調整是利用螺母、墊片、隔套、可變形的隔套對每個軸承配置進行調整，然后通過檢測程序，以確保設定的預負荷在最小的偏差內。單獨調整的優點是對單個零件及軸承可以采用一般或普通級公差制造，并且預緊也可以達到相當高的精度。成批調整：需要與之相關的零件精度必須高，組配后無需檢查預緊。依據需要測量的軸承數量，可以采用不同的調整方法，但無論是單獨調整還是批量調整，都是應用上述三種方法。

與上述對應的三種不同的方法簡稱測量摩擦力矩、測量預緊距離、直接測量預負荷。

3.2注意事項

（1）測量摩擦力矩的方法適用于大量生產時需要調整預緊量的軸承配置，由于預緊與軸承內的摩擦力矩之間有一個確定的關系，連續檢測摩擦力矩，當達到一定的摩擦力矩時停止調整，就可以得到所需的預緊量。但值得注意的是，每個軸承的摩擦力矩是有差別的，并且也取決于所用的潤滑劑、轉速、潤滑條件，該方法比較適合于該主機。

（2）當采用測量預緊距離的方法時，需進行以下操作。

（a）在兩個軸承外圈和內圈之間加上隔圈；

（b）在軸承座的孔肩與外圈之間，或在軸承座與箱體之間加入墊片；

（c）在軸肩和內圈之間或在兩個軸承的內圈之間加上間隔環。

（3）當采用直接測量預負荷的方法時，需注意以下問題。

由于調整的目的是要在軸承內產生一個給定的預緊力，直接施加作用力或直接測量預負荷是比較直觀的方法，如在螺母上加測力扳手。

但在實際應用中一般使用測量預緊距離或摩擦力矩等間接的方法，比較簡單方便而且更經濟。

另外,成批調整時對與之相關的零件精度要求較高，組配后無需檢查預緊。對于該主機需增加寬度公差與軸承及外殼凸臺寬度公差相匹配的內隔圈。

3.3國外軸承預緊量的調整方法

在國外對安裝后的預緊軸承，預緊力的測量有三種，即 啟動力矩法、推力靜剛度法、固有頻率法。各種測量方法的優缺點見表 1。

3.3.1 啟動力矩法

Adjustment plans for pretightening load of combined tapered roller bearing used for elevator

Li Huawei,Dun Lihua,Pang Wei
(Technical Center,Wafangdian Bearing Group Co.,Ltd., Wafangdian 116300,China)

Bearing preload is very important in machinery industry,its purpose makes two sets of bearing force uniform ,and not unload,and guaranteeing the stiffness and the rotation accuracy of the host.Users often need the bearing manufacturers to provide preload scheme.In order to meet the needs of users,this paper discusses the preload problem for double row tapered roller bearing used for an elevator user,and gives the preload scaeme.

combined tapered roller bearing; pretightening; axial positioning; load

TH 133.33+2

B

1672-4852（2015）01-0009-02

2014-06-27.

李華偉（1974-），男，高級工程師.