测量轴瓦预紧力的两种方法比较修订稿

北京工业大学毕业设计论文题目：轴承最佳预紧力的确定论文作者：闻琦学科：机械设计及其自动化研究方向：机械制造申请学位：学士学位指导教师：刘志峰副教授所在单位：机械工程与应用电子技术学院答辩日期： 2012年5月授予学位单位：北京工业大学北京工业大学毕业设计（论文）任务书题目轴承最佳预紧力的确定专业机械电子工程学号08010106姓名闻琦主要内容、基本要求等：主要内容：在低速重载下，计算在不同预紧力转速下，轴的刚度和生热，采取有限元法，通过计算轴承刚度和发热量对主轴刚度和温升的影响，研究轴承预紧力对主轴刚度和温升的影响机制。

使用三维软件CAD进行BT30型主轴的三维造型，分析工作情况和边界条件，使用ansys进行轴的刚度分析、温度场分析，根据分析结果，确定最佳预紧力。

基本要求：1计算预紧力对轴承刚度的影响规律。

2计算预紧力和转速对轴承发热的影响规律。

3 计算轴承温升。

4 做出高速电主轴的三维模型，利用ANSYS仿真验证。

5做出曲线图，确定最佳预紧力。

完成期限：2012年6月指导教师签章：专业负责人签章：年月日摘要高速电主轴是加工中心的核心功能部件，具有结构紧凑、惯性小、转速高、动态特性好等诸多优点，在高速机床中得到广泛应用。

其中机床主轴单元轴承的预紧是否合理直接关系到主轴的静、动态特性，有必要从轴承预紧方式的选择和预紧力大小的确定两个方面进行分析研究。

本文基于精密电主轴-轴承系统结构动、热态特性分析，通过对影响轴承结合部位刚度、轴系刚度特性因素的研究，根据对轴承径向载荷、摩擦力矩、生热及温度场的变化，得到关于转速、预紧力温升对轴承结合部动刚度和轴系刚度的影响规律。

本文以BT30型电主轴为模型，运用inventor建立其三维分析模型，选定了轴承型号为7212c，分别通过数学计算和仿真对轴承的刚度和生热进行了研究，分析了轴承的摩擦力矩、运动、载荷和刚度，研究了热特性和预紧力对轴承刚度的影响，进行了仿真实验，最终得到轴承的最佳预紧力。

・72・ 机械制造技术 机械 2012年增刊 总第39卷———————————————收稿日期：2011－05－27基金项目：合肥工业大学学生创新基金项目（219）作者简介：李博溪（1989－），男，天津市人，在读本科生，主要研究方向为车辆工程；陈奇（1979－），男，安徽肥东人，副教授，主圆锥滚子轴承预紧力控制方法李博溪，陈奇，朱衍飞，袁伟，高振宝，许灿（合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥230009）摘要：轴承预紧力是决定轴承承载能力和运行质量的重要参数。

首先给出三种常用预紧方法，然后分析预紧力测量的两种方法，最后讨论预紧力调整和控制方法，并提出两种预紧力大小自动调整装置。

本文的研究为圆锥滚子轴承的设计和安装提供理论支持和应用参考。

关键词：圆锥滚子轴承；预紧力；控制方法Controling method of conical roller bearing preloadLI Bo-xi ，CHEN Qi ，ZHU Yan-fei ，YUAN Wei ，GAO Zhen-bao ，XU Can( School of Mechanical and Automotive Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China ) Abstract ：The bearing preload is an important parameter to determine the load carrying capacity and operational quality of bearings. Firstly, three common methods of bearing preload is presented in this article. Secondly, two methods of measuring preload are analyzed. Finally, methods of adjusting and controling the bearing preload are discussed, and two automatic adjustment device of preload are brought forward. This study here provides theoretical support and application information for design and installation of conical roller bearings. Key words ：conical roller bearing ；preload ；controling method轴承的预紧，就是安装时采用某种方法在轴承中产生一定的轴向压紧力，以消除轴承中的轴向间隙（又称游隙），并在圆锥滚子内、外圈接触处产生一定的变形，预紧后的轴承受到工作载荷时，内外圈的径向和轴向变形都相对于没有预紧时要小得多，因此可保证传动精确、并可承受一定的载荷。

测量轴瓦预紧力的两种方法比较作者：苏钢集团有限公司炼钢厂钱立新【摘要】文章比较了测量压缩机轴瓦预紧力的两种方法，详细分析了导致测量错误的原因，并提出了正确的测量方法。

?关键词：轴瓦预紧力；测量方法?1 前言?压缩机的轴瓦在安装时要求有一定的预紧力(瓦背过盈)，其主要作用是为了确保瓦背与瓦座有足够的贴紧力，以防止在机组运行时主轴转动和不断振动过程中两者产生相对位移而影响油路畅通，从而损坏轴承、造成机器运行不稳、振动增大甚至造成毁坏转子等重大设备事故。

有些机器的轴瓦制作成可拆卸轴瓦(在维修更换时只需换瓦芯，可降低成本)，对这类轴瓦则还有一次过盈、二次过盈之分，其作用是相同的。

但是不管是一次过盈还是二次过盈都要求在合适的范围内，如果过盈量太小会造成松动，太大则会使轴瓦变形。

?江苏苏钢集团有限公司4500m3／h空分设备，由开封空分集团有限公司设计制造，中国第×冶金建设安装公司承建(以下分别简称开空厂和×冶)，于2002年4月5日调试出氧。

×冶在安装该空分设备配套的H500—6．2／1．0双轴型空气压缩机过程中测量轴瓦的预紧力时，发现二级轴瓦与开空厂在出厂前安装试车时的值有较大的差异。

现介绍如下，供大家参考，以防类似错误。

?2 开空厂原设计安装值?开空厂H500—6．2／1．0型空压机原设计安装值见表1。

?表1 H500型空气压缩机原设计安装值?项目轴径瓦背过盈顶间隙单侧间隙?一、二级轴瓦φ115 0.03~0.05 0.186~0.248 0.093~0.124?三、四级轴瓦φ105 0.03~0.05 0.168~0.218 0.084~0.109?的数值(用压铅方法测)进行了安装装配，试车情况良好。

然后解体包装发用户。

?3 双方测量瓦背过盈的方法与数值?3．1 测量瓦背过盈的方法?如图1示，假如在自由状态下轴瓦顶部A点与瓦盖紧紧贴上后，在瓦盖的上下对口结合面B、 C处有O．05mm的间隙；那么，当B、C处被压紧后瓦盖与轴瓦紧抱，瓦盖与轴瓦就有0．05mm的过盈。

一、滑动轴承简介(一)滑动轴承的材质轴承合金（通称巴氏合金或白合金）常用的滑动轴承材料有轴承合金（又叫巴氏合金或白合金）、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（PTFE）、改性聚甲醛（POM）、等。

轴承合金是锡、铅、锑、铜的合金，它以锡或铅作基本，其内含有锑锡（Sb－Sn）或铜锡（Cu－Sn）的硬晶粒。

硬晶粒起抗磨作用，软基体则增加材料的塑性。

轴承合金的弹性磨量和弹性极限都很低，在所有轴承材料中，它的嵌入性及摩擦顺应性最好，很容易和轴颈磨合，也不易与轴颈发生咬粘。

但轴承合金的强度很低，不能单独制作轴瓦，只能贴附在青铜、钢或铸铁轴瓦上作轴承衬。

轴承合金适用于重载、中高速场合，价格较贵。

(二)滚动轴承与滑动轴承的区别滚动轴承和滑动轴承的区别首先表象在结构上，滚动轴承是靠滚动体的转动来支撑转动轴的，因而接触部位是一个点，滚动体越多，接触点就越多；滑动轴承是靠平滑的面来支撑转动轴的，因而接触部位是一个面。

其次是运动方式不同，滚动轴承的运动方式是滚动；滑动轴承的运动方式是滑动，因而摩擦形势上也就完全不相同。

滑动轴承，在滑动摩擦下工作的轴承。

滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。

在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。

但起动摩擦阻力较大。

轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。

为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。

轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。

滑动轴承工作时，轴瓦与转轴之间要求有一层很薄的油膜起润滑作用。

如果由于润滑不良，轴瓦与转轴之间就存在直接的摩擦，摩擦会产生很高的温度，虽然轴瓦是由于特殊的耐高温合金材料制成，但发生直接摩擦产生的高温仍然足于将轴瓦烧坏。

轴瓦还可能由于负荷过大、温度过高、润滑油存在杂质或黏度异常等因素造成烧瓦。

烧瓦后滑动轴承就损坏了。

测量轴瓦预紧力的两种方法比较作者：苏钢集团有限公司炼钢厂钱立新【摘要】文章比较了测量压缩机轴瓦预紧力的两种方法，详细分析了导致测量错误的原因，并提出了正确的测量方法。

关键词：轴瓦预紧力；测量方法1 前言压缩机的轴瓦在安装时要求有一定的预紧力(瓦背过盈)，其主要作用是为了确保瓦背与瓦座有足够的贴紧力，以防止在机组运行时主轴转动和不断振动过程中两者产生相对位移而影响油路畅通，从而损坏轴承、造成机器运行不稳、振动增大甚至造成毁坏转子等重大设备事故。

有些机器的轴瓦制作成可拆卸轴瓦(在维修更换时只需换瓦芯，可降低成本)，对这类轴瓦则还有一次过盈、二次过盈之分，其作用是相同的。

但是不管是一次过盈还是二次过盈都要求在合适的范围内，如果过盈量太小会造成松动，太大则会使轴瓦变形。

江苏苏钢集团有限公司4500m3／h空分设备，由开封空分集团有限公司设计制造，中国第×冶金建设安装公司承建(以下分别简称开空厂和×冶)，于2002年4月5日调试出氧。

×冶在安装该空分设备配套的H500—6．2／1．0双轴型空气压缩机过程中测量轴瓦的预紧力时，发现二级轴瓦与开空厂在出厂前安装试车时的值有较大的差异。

现介绍如下，供大家参考，以防类似错误。

2 开空厂原设计安装值开空厂H500—6．2／1．0型空压机原设计安装值见表1。

表1 H500型空气压缩机原设计安装值项目轴径瓦背过盈顶间隙单侧间隙一、二级轴瓦φ115 0.03~0.05 0.186~0.248 0.093~0.124三、四级轴瓦φ105 0.03~0.05 0.168~0.218 0.084~0.109的数值(用压铅方法测)进行了安装装配，试车情况良好。

然后解体包装发用户。

3 双方测量瓦背过盈的方法与数值3．1 测量瓦背过盈的方法如图1示，假如在自由状态下轴瓦顶部A点与瓦盖紧紧贴上后，在瓦盖的上下对口结合面B、C处有O．05mm的间隙；那么，当B、C处被压紧后瓦盖与轴瓦紧抱，瓦盖与轴瓦就有0．05mm的过盈。

轴瓦间隙及紧力的测量
（1）轴瓦两侧间隙应呈楔形，间隙数值以塞尺在四角测量，插入深度以15~20mm为准。

（2）顶部间隙用压铅丝的方法测定，顶部和下轴瓦结合面上的铅丝直径各宜采用大约是顶部间隙的0.5至2倍，长约50~70mm。

a．将轴颈放好合适的铅丝后，上瓦扣上，均匀紧固螺丝，然后松开，吊走上瓦。

顶部间隙为轴颈直径的1.5/1000或2/1000。

b．用千分尺测量铅丝厚度。

c．轴瓦顶部间隙：顶部铅丝厚度－结合面铅丝厚度
（3）轴瓦紧力用压铅丝法测定：
a．将粗约1.0mm的铅丝放在轴瓦（或瓦枕）顶部。

b．在瓦枕或轴承座（盘车装置）接合面处，相对应地也放上铅丝。

c．装上轴承盖，均匀紧固螺丝，然后松开，吊走轴承盖。

d．紧力大小为顶部铅丝平均厚度减去接合面铅丝平均厚度之差。