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FAG超精密角接触球轴承性能知多少?——安装

发布时间:2019-12-20
  精密及超精密级角接触球轴承主要使用在机床行业主轴、纺织机械、木工机械以及可靠性、运转精度和高速性有极高要求的部件上。FAG的主轴用超精密级的角接触球轴承代表着使用的可靠。

  FAG的精密及超精密轴承可以安装在车床主轴、磨床主轴及加工中心主轴等设备上,精密及超精密角接触球轴承安装在这些精密设备上应注意些什么呢?

  下面的图是精密及超精密角接触球轴承在一些精密设备上的配置。

车床主轴

 
加工中心-高速铣床主轴

加工中新-超高速铣床主轴

 
磨床主轴

高频电主轴

 
高频电主轴-弹性预紧浮动轴承单元SPP

  1、环境和部件的准备

  FAG精密及超精密角接触球轴承的制造过程保持着极其高标准的清洁环境,非常严格的检验,并且采用高质量的包装进行保护。在安装的过程中必须谨慎小心,最好有一个独立清洁的安装室。

  只有经过认可的部件才可用于安装。根据部件,认可的流程包括尺寸检测、光学检测或预平衡过程。安装对轴承的功能有着决定性的影响。因此,有时有必要对轴承与主轴或轴承座进行匹配。对于主轴轴承,孔径和外径公差被分成几组,其中每组的平均公差在包装和轴承进行标识,轴承宽度的实际偏差值也标识在轴承上。

  2、安装总则

  在安装精密及超精密级角接触球轴承时必须遵守以下规则:

  ◆安装区域必须干净没有灰尘;

  ◆轴承远离灰尘、污染和水。污染物对轴承的运转、噪音和寿命有极大的负面影响;

  ◆开始安装前,熟悉研究最终装配图;

  ◆安装之前,检查当前轴承是否与图纸要求相符;

  ◆检查轴和轴承座是否清洁,检查它们的尺寸和几何精度;

  ◆不能使轴承过分降温。冷凝产生的湿气会导致轴承和轴承座产生腐蚀;

  ◆脂润滑的轴承必须在安装之前添加润滑脂;

  ◆安装的时候保证安装力不通过滚动体;

  ◆对于过盈配合,需要给相关部件加热,通常加热温度到+60℃~+70℃就足够了。最好采用感应加热方式;

  ◆轴向固定需注意螺母的锁紧力;

  ◆检查轴承布置功能是否正常。

  3、轴承内圈固定

  内圈锁紧螺母锁紧值参见下表。为避免安装不到位,可按给定力矩的3倍拧紧螺母,然后松开,最后用给定力拧紧。应用于主轴轴承B、HS、HC和XC直径系列719、70和72适用的值见下表。由于安装的影响,刚性预载轴承安装后的刚性比样本中的数据高。在运转中,由于高速离心力与轴和内圈的热膨胀导致轴承套圈膨胀从而使刚性增大。
 
主轴轴承锁紧力和锁紧力矩的推荐值

主轴轴承锁紧力和锁紧力矩的推荐值续上表


  锁紧螺母常常用于夹紧主轴轴承的内圈,把它固定在轴上。带轴向防松螺栓的锁紧螺母把轴承固定在轴上优于带径向防松的锁紧螺母,因为它在高速转动时的空气喘流量小。锁紧螺母的安装面必须跟螺纹在同一个夹具上磨削。轴向跳动值建议小于2μm,夹具的衬垫要和锁紧螺母的螺纹和端面一起进行磨削,这样可以防止夹紧过程中发生偏斜。

  外圈通常也是用螺栓通过压盖进行固紧的。如果外圈的固紧量过大或者不均匀的时候,外圈的滚道面较容易产生变形,所以在紧固的时候请按推荐值进行固紧。为了获得最好的性能或实现主轴相对轴承座的精确定位,必须做一些特殊的调整处理。如用于轴承外圈轴向压紧的端盖。在压紧前与轴承座端面间留有间隙。如下图。对于高速轴承,建议采用隔环,可以弥补安装和预载造成套圈膨胀的影响。
 
端盖匹配(推荐)


  4、安装示例

  主轴轴承HCS71914E.T.P4S.UL安装。

  轴承转速n:16000min-1 内圈实际尺寸:70-0.003=69.997mm 空心轴的孔径:35mm(50%轴径)

  4.1计算配合系数(基于速度)计算


  fw=内圈和轴之间的配合系数 作为速度 函数d=轴承内径;①HC70、HS70、XC70②HC719、HS719、XC719
 
系数fw适用于HS、HC、XC系列


  4.2过盈量的计算

  主轴轴承在高速使用时,高速会产生高的离心力,作用到内圈上从而导致内圈膨胀。内圈的膨胀会影响内圈与轴颈之间的配合。由此可能产生以下后果:

  ▲微动腐蚀

  ▲内圈在轴上打滑

  ▲轴颈失去引导作用易于振动

  ▲可能偏心失准降低轴承性能

  上述种种情况可以通过轴承内径与轴颈的过盈配合来避免,所需的过盈量可以计算或由下面图表得到。由此方式求得的数值,在最高转速下仍要留处1μm的盈量。过盈量大会增加预载,特别是对于经过刚性调整的轴承。这样会导致轴承布置中发热增加,影响转速能力。如此增加的预载荷必须采用恰当的方法加以补偿。

  计算n2.fw=1.1mm3/min2


①实心轴;②空心轴50%;③空心轴75%

轴和内圈之间过盈量的计算

 
需要的过盈量:9μm
轴的实际尺寸:69.997mm+0.009mm=70.006mm

  4.3在安装轴承时应检查相邻部件

  ▲机构件要清洗干净,机构件表面不允许有毛边、毛刺及擦伤;

  ▲机构件的尺寸公差,要符合FAG的推荐值。具体数值见FAG精密轴承样本或《FAG超精密角接触球轴承性能知多少?-公差》篇。

  ▲测量的时候在恒温条件下,保证测量仪器和测量部件温度一致。

  ▲倒角尺寸符合下图要求。
 

  4.4润滑脂的添加

  ▲密封的轴承里面已经有润滑脂,就不需要在添加润滑脂

  ▲润滑脂的添加

  ①检查轴承,确认在轴承内没有污染及异物;

  ②填充的时候,建议使用带有刻度的注脂器;

  ③润滑脂的添加量参照FAG精密轴承样本上推荐的量或参考《FAG超精密角接触球轴承性能知多少?-润滑》篇。

  ④润滑脂应均匀的填充到滚动体之间,主轴轴承是外圈引导的,在轴承外内径与保持架引导面上涂上薄的润滑脂;

  ⑤转动轴承,使润滑脂均匀的进入轴承滚道、滚动体表面等。

  注意:不正确的填装方法和填装量,会使轴承初期磨合温升升高,磨合时间会加长。


  4.5加热安装

  一般滚动轴承的内圈及其它对称旋转部件与轴是过盈配合。尤其是高速主轴轴承,为了防止内圈在离心力下松动,会采用较大的过盈量。Schaeffler Group可以提供测量和加热设备。

  对于过盈量大、尺寸大的轴承,采用将轴承内圈加热膨胀,再安装到轴上。热装的方法对轴承和轴的表面不会有损伤,容易调节安装到位置。一般情况下可采用合适的感应加热器将轴承加热到比轴的温度高出20-30℃即可。FAG常用的感应加热器见下图。感应加热器适用于中小尺寸段所有类型轴承。可以快速、清洁成批安装轴承,轴承通过磁场加热,并能自动退磁。


  4.6安装检查

  4.6.1主轴安装好之后需要检查主轴的各部件是否安装好,一般通过通电试运行。对于高速主轴来说,刚开始的时候要在没有载荷的情况下,从低速的时候开始运行,运行过程中要注意是否有异常情况发生。如果没有的话,可以慢慢的增加速度直至达到最高速度。

  4.6.2在运转的过程中,检查是否有异响、异常温升、漏油及污染等。如果有这些异常的现象发生,要立即停止运行或减速进行检查。如果必须的话,需要拆掉轴承检查。通常可以通过测量轴承座的温度来间接反应轴承的温升,一般1到2个小时左右,轴承的温升能达到一个稳定的水平。轴承的温度一般不超过50℃。如果轴承的温度急剧升高,可能是由于润滑脂填装太多、游隙过小或安装、密封、轴承选择不当,或者润滑方式选择不当等等。如果轴承有异响,产生的原因可能是润滑不当、轴和轴承座尺寸不对中或者是有其它异物进入轴承,需要具体问题具体分析。

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佰联轴承网轴承工程师
2019.06.20


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