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4. 什么時(shí)候需要預(yù)緊？什么時(shí)候用定壓預(yù)緊？什么時(shí)候用定位預(yù)緊？

前幾天，我在某站看到一個(gè)設(shè)計(jì)，里面用了角接觸球軸承。

例如，當(dāng)力從軸的右邊傳遞過(guò)來(lái)時(shí)，首先經(jīng)過(guò)右邊軸承的內(nèi)圈，然后傳遞到其外圈，再?gòu)耐馊鬟f到外定位套，再?gòu)倪@個(gè)外定位套，傳遞到左邊軸承的外圈，最后從左軸承外圈傳遞到基座上。

同樣的道理，假如有外力作用在軸的左邊，力的路徑也會(huì)像示意圖中虛線所示的那樣，最終傳遞到端蓋上。

這里的內(nèi)定位套，實(shí)際上有一個(gè)作用，那就是設(shè)定軸承的初始預(yù)緊力。

沒(méi)錯(cuò)，我們?cè)凇稘L珠絲杠和梯形絲杠有什么區(qū)別》那篇文章中也有提到。

那么，什么是軸承的預(yù)緊？什么是定位預(yù)緊和定壓預(yù)緊？

所謂預(yù)緊，就是讓軸承的滾動(dòng)體和軸承的內(nèi)外圈保持緊密接觸，這常常是需要施加一個(gè)外力來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖上a所示，如果沒(méi)有預(yù)緊，軸承頂部和軸之間有游隙，當(dāng)軸受到向下的力時(shí)，軸承底部的球受壓產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致軸的理論軸線向下移動(dòng)較大的距離。

而如果有預(yù)緊，也就是如圖b所示，因?yàn)闈L動(dòng)體事先受到壓力（軸向施加的壓力），已經(jīng)產(chǎn)生一定的彈性變形，再施加和圖a相同的徑向壓力時(shí)，底部的球也會(huì)產(chǎn)生彈性變形，但是變形的量，沒(méi)有圖a所示的那么大。

也就是說(shuō)有預(yù)緊時(shí)，軸的理論軸線向下移動(dòng)的距離減小。

這就是有預(yù)緊和沒(méi)有預(yù)緊的區(qū)別：有預(yù)緊提高了剛性，當(dāng)然同時(shí)也提高了傳動(dòng)精度。

而預(yù)緊的核心就在于，通過(guò)外部提前施加一個(gè)力，使得滾動(dòng)體和軸承內(nèi)外圈緊密接觸，產(chǎn)生一定的彈性變形。

那么，對(duì)于我們上面一開(kāi)始就提出的結(jié)構(gòu)，我們?cè)倩剡^(guò)頭來(lái)看一看。

其實(shí)左端的螺母，會(huì)施加一個(gè)向右的力，這個(gè)力一部分通過(guò)左邊軸承的內(nèi)圈作用在球體上，然后傳遞到外圈和外定位套上，一部分力通過(guò)軸承內(nèi)圈傳遞到內(nèi)定位套上。

當(dāng)然，因?yàn)樽蠖寺菽傅男齽?dòng)會(huì)帶動(dòng)軸向左移動(dòng)，軸右邊的軸肩會(huì)施加一個(gè)力在右邊軸承的內(nèi)圈上，這個(gè)力也最終都傳遞到內(nèi)定位套和外定位套上，和來(lái)自左邊的力達(dá)到平衡。

在內(nèi)定位套材料和左端螺母施加的力一定時(shí)，預(yù)壓力F1的大小取決于內(nèi)定位套的尺寸，因?yàn)樗鼪Q定了軸承內(nèi)圈可以到達(dá)的位置。

可以想象一下，比較恰當(dāng)?shù)那闆r是，內(nèi)定位套尺寸和外定位套尺寸相同，預(yù)緊力F1，通過(guò)內(nèi)定位套產(chǎn)生一定的形變來(lái)施加。

如果內(nèi)定位套的尺寸變長(zhǎng)，比較糟糕的情況是，螺母上的力無(wú)法施加到球體上，全部被內(nèi)定位套吸收，不能產(chǎn)生預(yù)緊力。

如果內(nèi)定位套的尺寸變短，比較糟糕的情況是，螺母上的力根本不會(huì)傳遞到內(nèi)定位套上，全部被外定位套吸收，這個(gè)時(shí)候就相當(dāng)于沒(méi)有內(nèi)定位套。

OK，到這里，我們明白了什么是預(yù)緊，以及什么是定位預(yù)緊。

很簡(jiǎn)單，就是靠螺旋彈簧或者波浪彈片等結(jié)構(gòu)，施加一個(gè)恒定的壓力。

因?yàn)閺椈杉皬椘瑢?duì)微小位移不太敏感，所以它的預(yù)緊力波動(dòng)很小，基本維持不變，所以叫定壓預(yù)壓。

到這里，我們發(fā)現(xiàn)，軸承的預(yù)緊和滾珠絲杠的預(yù)緊（甚至是導(dǎo)軌的預(yù)緊，比如交叉滾柱導(dǎo)軌的預(yù)緊），本質(zhì)上是一模一樣的，都是讓滾動(dòng)體和附著體緊密接觸，產(chǎn)生一定的彈性變形，以提高剛度和精度。

好了，我們來(lái)總結(jié)一下定位預(yù)緊和定壓預(yù)緊的優(yōu)缺點(diǎn)，及實(shí)用情況。

工程中，我們用得最多的是3類軸承，角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，以及深溝球軸承。

而深溝球軸承可以預(yù)緊，也可以不預(yù)緊。但最好有預(yù)緊，防止振動(dòng)產(chǎn)生噪音，我們一般用波形彈簧來(lái)預(yù)緊，因?yàn)檎加玫目臻g比較少。

關(guān)于軸承的預(yù)緊結(jié)構(gòu)，預(yù)緊的目的和預(yù)緊特征，預(yù)緊量等，這里有2張表格，我覺(jué)得總結(jié)得不錯(cuò)，貼上來(lái)，留個(gè)記錄，方便以后翻閱。

需要注意的是，上面的預(yù)緊量，只是某品牌的推薦值，不同的廠家，推薦的預(yù)緊量有所不同，實(shí)際使用時(shí)，按照廠家的推薦使用就好。

上面所說(shuō)的，都是提前設(shè)定好預(yù)緊量，有些情況下，動(dòng)態(tài)的預(yù)緊量更適合實(shí)際應(yīng)用。

因?yàn)槔碚撋希诟咚贂r(shí)，離心力將會(huì)作用在軸承滾動(dòng)體上，這時(shí)用輕預(yù)緊較好，可以減少發(fā)熱延長(zhǎng)軸承使用壽命。

但是，低速運(yùn)行時(shí)，希望主軸有高剛性，所以又需要高預(yù)緊。

這就要求根據(jù)不同的速度，來(lái)決定不同的預(yù)緊力。

核心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)是圖中的離心裝置（centrifugal device），離心裝置中的黃色部件會(huì)受到綠色部件的離心壓力和自身的離心力，而產(chǎn)生彈性變形，其兩只腳會(huì)收縮與張開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靠近它的右端軸承的預(yù)壓調(diào)整。

這個(gè)原理就更簡(jiǎn)單了，利用電磁鐵（electromagnet）的電流控制，實(shí)現(xiàn)電磁鐵的出力控制，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊彈簧（Preload Spring）的壓力控制。

當(dāng)然，實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們基本不會(huì)涉及到需要?jiǎng)討B(tài)預(yù)緊的情況。

所以做個(gè)筆記，萬(wàn)一哪天要做動(dòng)態(tài)預(yù)緊，也方便找出來(lái)再研究研究。

《滾珠絲杠和梯形絲杠有什么區(qū)別？各應(yīng)用于什么場(chǎng)合？如何選用？》

《5個(gè)來(lái)自歐美的優(yōu)質(zhì)電磁鐵供應(yīng)商，再也不怕選不到合適的電磁鐵了》

|ywjianghu發(fā)表于 08-22 08:16總結(jié)得蠻詳細(xì)。 4 Q6 v. P% T2 a8 L
如果能加上預(yù)緊力的測(cè)量，預(yù)緊力調(diào)整等實(shí)際如何操作內(nèi)容，就更好了。 2 t3 `1 j( P, ~2 n4 p' [# \
加油！

|zhufeng_hgp發(fā)表于 08-22 08:17學(xué)習(xí)了，感謝分享。

|任督二脈。。。發(fā)表于 08-22 08:45不錯(cuò) 學(xué)習(xí)了

|譬如朝露發(fā)表于 08-22 09:36就這標(biāo)題，容易被和諧了

|用戶x發(fā)表于 08-22 10:23你就給我看這個(gè)？？？

|竹筠俠發(fā)表于 08-22 11:12記號(hào)，總結(jié)挺好的

|上官逸楓發(fā)表于 08-22 15:07<img class="emotion" src="http://www.whclglass.com.cn/static/image/smiley/default/handshake.gif" smilieid="17 border=" 0"="" alt="">

|韓寒11發(fā)表于 08-22 20:08要是能換成中文的資料就好了，PDF那種

|C陳常偉發(fā)表于 08-22 21:26學(xué)習(xí)中

|遠(yuǎn)祥發(fā)表于 08-23 14:25很專業(yè)，感謝樓主的精彩分享！

|流川1992發(fā)表于 08-23 20:54支持，寫的非常詳細(xì)，非常好

|szx7發(fā)表于 08-26 11:44Thanks for your share!

|bearlord發(fā)表于 08-27 20:42還是習(xí)慣看論壇的文章啊<img class="emotion" src="http://www.whclglass.com.cn/static/image/smiley/default/smile.gif" smilieid="1 border=" 0"="" alt="">

|溺水的咸魚發(fā)表于 08-28 09:43專業(yè)、詳細(xì)。想到我用角接觸軸承的時(shí)候?qū)嵲谔植诹?lt;img class="emotion" src="http://www.whclglass.com.cn/static/image/smiley/default/sweat.gif" smilieid="10 border=" 0"="" alt="">

|freeding發(fā)表于 08-31 21:59寫的挺好

|17740081681發(fā)表于 09-02 17:32那是不是當(dāng)有預(yù)緊力時(shí)軸承更易磨損

|5555a發(fā)表于 09-06 19:45感謝支持

|siyuan6686發(fā)表于 09-11 11:31樓主怎么聯(lián)系你，有個(gè)問(wèn)題和您探討一下

|joyboat發(fā)表于 09-13 20:46太棒了，正好是我需要的！~

羅羅日記發(fā)表于 2020-9-13 23:06
$ w& _3 @" U4 q' C& Y+ z3 M公眾號(hào)：羅羅日記

|wugehaoniu發(fā)表于 09-23 08:21好，真好。謝謝分享。贊，頂。

|wt0535發(fā)表于 10-06 09:50學(xué)習(xí)了，謝謝分享

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