李濤

摘 要：經(jīng)分析ZL29纖維濾棒成型機(jī)噪音產(chǎn)生的主要原因是主要傳動軸承裝配調(diào)整出現(xiàn)問題，本文主要分析傳動軸承的預(yù)緊力選用和內(nèi)、外隔套尺寸計(jì)算，從而使傳動軸承達(dá)到最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，降低成型機(jī)高速旋轉(zhuǎn)噪音。

關(guān)鍵詞：降噪；軸承裝配；預(yù)緊力；內(nèi)外隔套尺寸

中圖分類號：TS43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、概述

ZL29纖維濾棒成型機(jī)是我廠主打機(jī)型，具有速度高，精度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，推出以來廣受客戶好評，但最近有客戶反映，部分機(jī)型在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)噪音過高的問題，經(jīng)我廠技術(shù)部門分析研究，確定是切割系統(tǒng)中負(fù)責(zé)主要傳動的角接觸成對軸承出現(xiàn)問題，由于施加不合適預(yù)緊力使軸承加速磨損，造成滾球和內(nèi)外環(huán)產(chǎn)生擦痕，進(jìn)而在高速旋轉(zhuǎn)過程中由于不規(guī)律的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生較高的噪音，通過對軸承預(yù)緊力和內(nèi)外隔套尺寸的重新計(jì)算，最終很好地解決了噪音問題。本文著重分析了該類型軸承的預(yù)緊力選用和內(nèi)外隔套尺寸計(jì)算。

二、軸承預(yù)緊力計(jì)算

角接觸球軸承的預(yù)緊，是指在安裝時，使消除軸承內(nèi)部滾動體與內(nèi)外環(huán)間的間隙，形成一定的初始壓力和彈性變形，以減小工作負(fù)荷下軸承的實(shí)際變形量，從而改善支撐剛度，提高旋轉(zhuǎn)精度的一種措施。預(yù)緊力既是對軸承承受工作載荷之前施加一個力，稱為預(yù)載荷。這個預(yù)載荷不僅提高了主軸結(jié)構(gòu)的工作性能，而且可以延長軸承壽命，降低工作噪音。圖1為軸承壽命和軸承間隙的關(guān)系圖。軸承預(yù)緊力的選用一定要適中，預(yù)緊力過小將達(dá)不到預(yù)緊的目的，使軸承產(chǎn)生竄動，增加不穩(wěn)定性；預(yù)緊力過大又會使軸承中的接觸應(yīng)力和摩擦阻力增大，降低了軸承壽命。

1.制造時預(yù)設(shè)的軸承預(yù)載荷。為滿足轉(zhuǎn)速、剛度和工作溫度等不同需求，配組軸承制造后預(yù)設(shè)有不同的預(yù)載荷等級。預(yù)載荷的大小取決于軸承系列、接觸角、內(nèi)部架構(gòu)、軸承尺寸，并施加于背對背或面對面配置的軸承組。預(yù)載荷數(shù)值有軸承供應(yīng)商提供。這里主傳動軸承使用的72.D系列軸承主要分為4個預(yù)載荷等級制造：A級輕預(yù)載荷；B級中預(yù)載荷；C級重預(yù)載荷；D級極重預(yù)載荷。

2.安裝后軸承組的預(yù)載荷。安裝后，配組軸承組的預(yù)載荷比制造時預(yù)設(shè)的載荷更高。預(yù)載荷的增加主要取決于軸與軸承座的實(shí)際公差及其是否會與軸承套圈產(chǎn)生過盈配合。

預(yù)載荷的增加也會因?yàn)橄嚓P(guān)零件的幾何形狀的偏差引起，比如軸承安裝的圓柱度、垂直度或同軸度。

在運(yùn)轉(zhuǎn)中，以下因素亦會導(dǎo)致預(yù)載荷的額外增加：

（1）軸的轉(zhuǎn)速引起的離心力，針對定位預(yù)緊配置；

（2）內(nèi)圈、外圈及滾動體之間的溫差；

（3）軸和軸承座材料與軸承鋼不同的熱膨脹系數(shù)。

三、軸承當(dāng)量載荷

考慮角接觸球軸承的預(yù)緊力時，不僅要考慮軸承的軸向載荷，還要考慮軸承的徑向載荷，綜合計(jì)算得出軸承的當(dāng)量載荷作為最后的預(yù)緊力。

1.軸承軸向載荷Fa。根據(jù)工況條件，對背對背和面對面配置的軸承組，軸承載荷的軸向分力Fa可以由下式進(jìn)行近似計(jì)算：

四、軸承內(nèi)外隔套尺寸計(jì)算

在成對軸承之間采用隔套，可以增加軸承作用點(diǎn)之間的距離，增加主軸的剛性，過大空間還可以使軸承得到充分地潤滑，而精確地控制隔套的尺寸，是成對軸承精確安裝的關(guān)鍵。這里的軸承采用背對背配置的軸承，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)計(jì)算好的軸承預(yù)緊力來計(jì)算軸承內(nèi)外圈變形量，從而計(jì)算軸承內(nèi)外隔套尺寸。為計(jì)算隔套厚度的變化量，給出了單個軸承變形量的計(jì)算公式：

結(jié)語

掌握軸承變形量與軸向力的關(guān)系，從而調(diào)整軸承預(yù)加負(fù)荷，可以使軸承達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，延長軸承壽命，降低軸承運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，提高軸承性能，通過調(diào)整ZL29纖維濾棒成型機(jī)中主要軸承的預(yù)加負(fù)荷和相應(yīng)的內(nèi)外隔套尺寸，有效地降低了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，滿足了客戶要求。

參考文獻(xiàn)

[1]陳建偉，葛培琪，洪軍.角接觸球軸承組合軸向預(yù)緊力分析[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2012（4）：76-79.

[2]李新寧，楊海生，王燕霜，等.軸承預(yù)緊力測試裝置的研制[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009（2）：118-119.

[3]蔣蔚，梁波，李廣文.配對軸承預(yù)緊力分析及測試方法[J].軸承，2001（4）：25-27.