預緊和轉速對軸承剛度有什么影響呢？

軸承剛度是重要的性能指標。剛度不僅與載荷和轉速有關，而且與摩擦熱和預緊方式有關。剛度計算也是主軸單元動力學特性分析的基礎。

一、預緊方式和轉速的影響

定壓預緊下，隨轉速的提高軸承徑向剛度略有增加，而軸向和角剛度迅速降低。定位預緊下，軸承徑向，軸向和角剛度均隨轉速的提高而迅速增加，但軸向和角剛度的增加比較平緩。陶瓷球軸承的剛度變化規(guī)律與全鋼軸承相似，但變化較為平緩。定位預緊下，內(nèi)圈和球的離心力，以及摩擦熱的作用使內(nèi)外圈的接觸載荷增加，同時外圈接觸角減小，內(nèi)圈接觸角增大，從而使接觸剛度增加，但外圈接觸角的減小使軸向和角剛度的增加變緩。

定壓預緊下，球的離心力增大使外圈接觸載荷增加，同時接觸角減小。由于內(nèi)外圈允許軸向位移，而內(nèi)圈接觸載荷基本不變，但接觸角增大。熱位移和離心位移對內(nèi)外圈接觸載荷和接觸角幾乎沒有影響。盡管外圈法向接觸剛度增加，但內(nèi)圈法向接觸剛度基本不變，串聯(lián)作用的結果使徑向剛度有所增加，但不大，而外圈接觸角的減小使軸向和角剛度顯著減小。定位預緊下，陶瓷球軸承的剛度小于全鋼軸承，而定壓預緊下，陶瓷球軸承的剛度大于全鋼軸承。定位預緊下，全鋼軸承的接觸載荷比陶瓷球軸承高一倍以上，盡管陶瓷球彈性模量高，全鋼軸承剛度大于陶瓷球軸承。而定壓預緊下，內(nèi)圈接觸載荷變化不大，陶瓷球彈性模量高使陶瓷球軸承剛度大于全鋼軸承。

1、預緊載荷的影響

隨著預緊載荷的增加，軸承的徑向、軸向和角剛度隨之略有增加，但影響很小。與定位預緊相比，這一-影響對定壓預緊比較顯著。這是山于預緊載荷增加使內(nèi)外圈接觸角增大，同時也使接觸載荷增加，從而使徑向、軸向和角剛度都有所增大。但是,預緊載荷引起的接觸載荷和接觸角變化，與轉速和零件位移引起的變化相比較小，因此，對軸承剛度的影響有限。這也是定位預緊下的變化小于定壓預緊的原因。

2、溝道曲率半徑的影響

隨著內(nèi)外圈溝道曲率半徑的增大，徑向、軸向和角剛度隨之減小，但是這一影響很小，只有定位預緊下剛度的變化稍為明顯一些，這是由于溝道曲率半徑增大使接觸變形量增大。因此，一般選擇溝道曲率半徑時可以不考慮它對剛度的影響。

3、球數(shù)的影響

定位預緊下，球數(shù)增加使徑向、軸向和角剛度略有增加。球數(shù)增加使剛度增加，但同樣預緊載荷下，球數(shù)增多將使接觸載荷減小，它們共同作用的結果雖然能使軸承的剛度增加，但較少。

定壓預緊下，球數(shù)增加使徑向剛度隨之明顯增加，而當轉速增加到一定值時軸向和角剛度反而隨之降低，但變化很小。這是由于定壓預緊下，球數(shù)增加盡管使內(nèi)圈接觸載荷減小，但同時使內(nèi)圈接觸角減小，它們的共同作用使軸承徑向剛度明顯增加，而軸向和角剛度略有減小。

因此，球數(shù)增加時應相應提高預緊載荷，只有當接觸載荷相同時一，增加球數(shù)才能使軸承剛度增加。

4、球徑的影晌

定位預緊下，球徑增大，徑向、軸向和角剛度隨之略有增加。球徑增大使球的離心力增大，外圈接觸角減小，內(nèi)圈接觸角增加，但同時使內(nèi)外圈接觸載荷增大，它們聯(lián)合作用的結果使軸承剛度增大。由一于定位預緊下離心力變化對接觸載荷的影響較小，因此球徑變化對剛度的影響很小。

定壓預緊下，球徑增大徑向剛度隨之增加，而軸向和角剛度反而降低，但影響較小。這是由于球徑增大使球的離心力增大，內(nèi)外圈接觸角減小，外圈接觸載荷增加，而內(nèi)圈接觸載荷基本不變，因此徑向剛度增加，而軸向和角剛度略有降低。因此，減小球徑不僅改善速度性能，而且不會降低剛度性能。這也從理論卜證明了減小徑球是目前主軸軸承的發(fā)展趨勢之一。

5、初始接觸角的影晌

定位預緊下，初始接觸角增大使徑向剛度顯著減小，軸向和角剛度明顯增加。這是由于初始接觸角增大，接觸剛度的徑向分量降低，軸向分量增加，同時，相同預緊載荷下接觸載荷減小。

定壓預緊下，初始接觸角增大使徑向剛度顯著減小;低速時，軸向和角剛度增加, 高速時，基本沒有變化。這是由于定壓預緊下，內(nèi)外圈允許軸向位移，為了保持力的平衡，外圈接觸角幾乎接近于0，初始接觸角大小對外圈接觸角基本沒有影響。同樣,初始接觸角增大，相同預緊載荷下接觸載荷減小。

因此，定位預緊下增大軸承初始接觸角可以提高軸向和角剛度，而定壓預緊下增大初始接觸角不僅不能提高軸向和角剛度，反而降低徑向剛度。