主轴轴承预紧力的发展及研究
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主轴轴承预紧力的发展及研究
作者：唐伟 侯晓冬
来源：《科学与财富》2015年第06期
摘 要：主轴轴承的性能直接影响到电主轴的性能，因此机床的加工精度和效率等重要性能很大程度上取决于主轴轴承，提高机床的生产效率和加工精度对主轴轴承的速度、精度和动力学性能提出更高的要求。
关键词：主轴轴承；预紧方式；预紧力
1 引言
高速机床多采用电动机与主轴融合在一起的电主轴，是一种直接依赖于高速轴承、电动机、精密数控与精密制造等技术的高度机电一体化的功能单元，由于省去了中间的传动环节，其转速一般可达每分钟几万甚至十几万转。主轴内部的支承核心一主轴轴承，承受较大的轴向和径向载荷，需具有较高的回转精度和较低的温升，尽可能高的轴向和径向刚度，较长的保持精度的使用寿命。轴承方面主要包括：轴承及其支承的刚度、轴承的安装与预紧、轴承温升和热变形、轴承噪声与振动和轴承疲劳寿命等方面的研究。其中，动力学和运动学分析是轴承研究的基础，目前已经有了相对完善的轴承研究理论，但是在精度及实际应用方面还存在许多问题。
滚动轴承理论分析方法不但能够弥补传统设计理念的不足，而且能够从本质上揭示轴承设计方案中存在的问题。随着滚动轴承理论分析方法的不断完善，可以逐渐的降低新轴承产品的研发周期和费用。对于高速精密角接触球轴承组合，尺寸偏差、沟曲率半径系数及转速等对轴承组合的载荷分配具有显著的影响，从而会相应的影响轴承的使用性能。
2 滚动轴承基本理论的发展现状
20世纪末以来，随着工业水平的迅猛发展，轴承需求也越来越大，相应的对于轴承的承载能力及寿命等的理论分析也获得了空前的发展。目前常用的滚动轴承分析模型主要有静力学模型、拟静力学模型、拟动力学模型和动力学模型。
静力学模型研究滚动轴承在外载荷和位移约束的条件下的静力平衡问题，只考虑滚动体与内外滚道的法向接触力，而忽略保持架、密封圈及离心力和陀螺力矩等对轴承静力平衡的影响，并且假设滚动体与滚道之间为纯滚动接触且内外接触角始终相等。静力学模型的分析主要是受力平衡方程和变形几何相容方程联合求解，通常用数值方法求解这些较为复杂的非线性方程。