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        主軸軸承是單列角接觸球軸承的一種特殊形式,除承受徑向力外還承受軸向力和合力。由于其較小的公差范圍,適用于最高要求的引導和運行精度、剛性、速度增加和優化摩擦。主軸軸承不可分離,不適用于補償角度偏差。主軸軸承通常應用于機床主軸。

         

        尺寸和公差

        UKK標準主軸軸承公差等級P4S, 即尺寸精度為P4級,旋轉精度為P2級。

        滾動軸承公差

        標準

        按照DIN 628-6標準(主軸軸承)、DIN 616標準(滾動軸承-尺寸方案)和ISO 15標準(徑向軸承-通用尺寸),主軸軸承的基本尺寸已標準化。

         

        面對面、背對背和串聯配置的主軸軸承

        面對面、背對背和串聯配置的主軸軸承

        軸承設計

        主軸軸承為自鎖式徑向軸承,不可分離。除承受徑向力外,還可以承受單向的軸向力,與相鄰鏡像安裝的另一個主軸軸承組合承受兩個方向的軸向力。

        對于組配的軸承根據接觸壓力曲線不同可分為O型布置、X型布置和串聯布置。X型布置的軸承不太適合承受傾覆力矩,O型布置的軸承剛性很強,僅允許很小的傾覆力矩。串聯布置的軸承,兩個軸承的壓力線沿同一個方向,只能承受單向的軸向力。在這種情況下,配對的兩個軸承均承受軸向力,軸向載荷能力顯著提升。

        主軸軸承

        主軸軸承的基本設計;α-接觸角

        主軸軸承的軸向載荷能力隨接觸角的增大而增大。接觸角的大小用后綴C(15°)、D(20°)和E(25°)表示。

        UKK生產萬能組配設計的主軸軸承,軸承組可按任意配置方式組配安裝,軸承組的預緊力已預調完成。

        預緊

        主軸軸承分為不同的預緊等級,預載荷數值不是標準規定值,UKK預緊等級通過后綴來定義。軸承組預緊大小的選擇是在最大軸向載荷的情況下未受載的相反方向的軸承仍有足夠的預緊力,需要注意提升力,請聯系UKK應用工程部工程師。

        保持架

        UKK主軸軸承帶外圈引導的酚醛樹脂窗式保持架(后綴:TPA)可按需提供其他保持架設計,或按具體應用選型,并在軸承上標記為后綴。

        保持架的一般信息

         

        特殊后綴

        C 更改內部設計,接觸角15°
        D 更改內部設計,接觸角20°
        E 更改內部設計,接觸角25°
        TPA 窗式酚醛樹脂實體保持架,外圈引導
        U 萬能配對軸承,通用軸承,后綴后接一個字母表示軸承的預緊程度,區分如下:
        L - 輕預緊
        M - 中預緊
        H - 重預緊
        DU 軸承組由兩個萬能配對軸承組成, 后綴后接一個符號表示軸承的預緊程度, 區分如下:
        L - 輕預緊
        M - 中預緊
        H - 重預緊
        TU 軸承組由三個萬能配對軸承組成,后綴后接一個符號表示軸承的預緊程度,區分如下: 
        L - 輕預緊
        M - 中預緊
        H - 重預緊
        QU 軸承組由四個萬能配對軸承組成,后綴后接一個符號表示軸承的預緊程度,區分如下:
        L - 輕預緊
        M - 中預緊
        H - 重預緊
        PU 軸承組由五個萬能配對軸承組成,后綴后接一個符號表示軸承的預緊程度,區分如下:
        L - 輕預緊
        M - 中預緊 
        H - 重預緊

         

        角度誤差補償

        主軸軸承不適用于補償不對中誤差。不對中會導致鋼球的運行不理想,并在軸承中產生額外的應力,以致縮短軸承使用壽命。

         

        轉速

        軸承系統的總能量平衡對于可達到的轉速至關重要。這取決于:

        • 軸承數量
        • 軸承布置
        • 外部載荷
        • 預緊等級
        • 潤滑劑
        • 散熱。

        極限轉速nG是一個實際的機械極限值,它是基于滾動軸承的機械疲勞強度,該疲勞強度取決于軸承的安裝條件和潤滑情況。主軸軸承的極限轉速不同于其他類型的軸承,是由所選的潤滑劑(潤滑脂或潤滑油)來決定的。在未事先咨詢UKK的情況下,即使在最佳運行條件下也不得超過極限轉速。

        脂潤滑的極限轉速取決于以下條件:使用與工作條件相匹配的高速潤滑脂及正確數量的潤滑脂。

        軸承布置中的轉速限制

        若以剛性預緊的背對背、面對面或串聯布置方式配對的主軸軸承[圖1],則會降低軸承表中給出的單個軸承的極限轉速。為此引入一個縮小系數fr,根據軸承布置在下表中定義該系數。

        主軸軸承列表-不同軸承布置的極限速度

        L:輕預緊、M:中預緊、H:重預緊

        允許的工作溫度

        軸承的允許工作溫度受保持架材質、軸承組件(滾道和滾動體)的尺寸穩定性以及潤滑的限制。默認情況下,UKK軸承尺寸穩定溫度可達200°C(S1),但是酚醛樹脂保持架最高工作溫度到100°C。UKK也可以按需提供更高工作溫度的滾動軸承。

        保持架材料的一般信息

        尺寸標注

        采用ISO 281壽命標準來計算主軸軸承的方法已經不合適了,主軸軸承通常是耐疲勞的,軸承都能在極限疲勞載荷下運行,這就是為什么材料疲勞原理已不適用。要根據軸承載荷大小、剛度和精度來進行布置設計。

        借助下列公式計算主軸軸承的當量靜載荷:

        S0* 疲勞強度的載荷比,動載安全系數 [-]
        C0 基本額定靜載荷(出自軸承表格) [kN]
        P0* 根據當量靜載荷公式,利用動載荷力計算軸承當量靜載荷 [kN]

        軸承當量靜載荷P0*:

        下列關系適用于主軸軸承:

        P0 當量靜載荷 [kN]
        F0,r 徑向靜載荷 [kN]
        F0,a 軸向靜載荷 [kN]
        e 計算系數,參閱表格 [-]
        X 計算系數,參閱表格 [-]
        Y 計算系數,參閱表格 [-]

         

        設計 e X Y
        設計C 1,09 0,5 0,46
        設計D 1,2 0,5 0,42
        設計E 1,30 0,5 0,38


        當一個軸承單元由多個軸承以面對面、背對背或串聯方式布置時,外部載荷的分布以形成。則承受最高載荷的軸承是要考慮的,下表顯示了外部載荷在軸承組中的載荷分布情況。

        對于主軸軸承設計,更精確的計算方法是使用計算程序和ISO/TS 16281標準確定滾珠與滾道之間的赫茲接觸壓力,其最大值不能超過2000 N/mm2。

         

        最小徑向載荷

        滾動軸承如要可靠運行,需要一個最小載荷。若未達到最小載荷,則可能會發生打滑??山萍僭O主軸軸承的最小徑向載荷為軸承基本額定靜載荷C0的1%。如果未達到該值,請聯系UKK應用技術部。

         

         


         

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