轴承预紧分析

常见的轴向预紧方法有2种，一种是定压预紧力，另一种是定位预紧力。在定压预压条件下，随着转速的增大，轴承的径向刚度有所增大，但其轴向、角向刚度则急剧下降。位置预压后，随着速度的增大，轴承的径向、轴向及角向刚度都有较大幅度的增长，而轴向、角向刚度的增长较为缓慢。

1、预紧载荷的影响

当预紧负荷增大时，径向、轴向和角向的刚度都有所增大，但变化不大。这一效应相对于定压预紧而言更为明显。这是由于预紧力的提高，使得内圈与外圈的接触角变大，也使得接触负荷变大，从而使得径向、轴向及角刚度都得到了提高。然而，由于预紧力所造成的接触负荷及接触角的改变，相对于转速及元件位移所产生之改变，则不会对轴承之刚性造成影响。这也是为什么定位预紧量比定压预紧量小。

2、沟道曲率半径的影响

径向、轴向、角刚度均随内、外圈曲率半径的增加而降低，但其影响较小，只有在定位预紧时，因沟槽的曲率半径增大，接触变形增加，故仅略有差异。因而，在通常情况下，对于沟道曲率半径的选取，可忽略其对其刚度的影响。

3、球数的影响

在定位预紧的情况下，随着球数量的增加，球的径向、轴向及角刚度都有所提高。球数的增加可以提高轴承的刚性，但是在相同的预紧负荷下，球数的增加会降低接触负荷。

在定压预压条件下，随着球数量的增多，球的径向刚度显著增大，但随着速度的增大，球的轴向、角刚度有所减小，但变化不大。这是因为在定压预紧条件下，球珠数量的增多虽然降低了内圈的接触负荷，但也降低了内圈的接触角，二者的综合作用使得轴承的径向刚度显著提高，而轴向、角刚度则有所降低。

所以，球数越多，预压负荷就越大，只有在球数相等的情况下，增大球数，轴承的刚性才会增大。

4、球径的影晌

定位预压后，球直径增大，径向、轴向及角刚度均有所提高。随着球径的增加，外圈的接触角变小，内圈的接触角也变大，但也加大了外圈的接触负荷，二者的共同作用使得瓦房店轴承的刚度得到了提高。在一次定位预紧力作用下，由于离心力的改变，对接触负荷的影响不大，所以球直径的改变对其刚度的影响不大。

当球直径增大时，随着球直径的增加，其径向刚度也会相应的提高，但是其轴向、角向的刚度则有所下降，但其影响不大。这是因为，随着球径的增加，球受到的离心力加大，内、外圈的接触角也随之减小，外圈的接触负荷也随之增大，但内圈的接触负荷几乎没有变化，从而提高了径向刚度，但同时也减少了轴向和角刚度。所以，在不影响刚性特性的前提下，减小球直径不但可以提高速度特性。同时，也从理论上证实了减小径球化是当今主轴轴承发展的方向。

5、初始接触角的影晌

在位置预压时，随着初始接触角的增加，其径向刚度大幅度降低，而其轴向、角向刚度均有较大的提高。这主要是因为，在同一预紧条件下，接触角的增加，使接触刚度的径向成分减少，而轴向成分增多；

在一定的压力预压下，随着初始接触角的增加，材料的径向刚度明显降低；在低转速下，轴、角刚度增大，而在较高的转速下，这种增大幅度不大。这是因为在定压预紧条件下，内圈与外圈之间存在轴向位移，为维持受力均衡，外圈接触角趋近于0，且不受外圈接触角的影响。与此类似，在同一预紧条件下，接触角增加，接触负荷降低。

在一定预紧条件下，增加初始接触角可以改善轴、角刚度，但在定压预紧条件下，增加初始接触角并未改善其轴向、角向刚度，而是使其径向刚度下降。