电梯用组配圆锥滚子轴承预紧力的调整方案

李华伟，顿丽华，庞 伟

电梯用组配圆锥滚子轴承预紧力的调整方案

李华伟，顿丽华，庞 伟

（瓦房店轴承集团有限责任公司 技术中心，辽宁 瓦房店 116300）

轴承预紧在机械行业中非常重要，预紧的目的是使两套轴承受力均匀，不卸载，并保证主机的刚性及旋转精度。用户经常需要轴承厂家提供预紧方案。为满足用户需求，对某电梯用户使用的双列圆锥滚子轴承的预紧问题进行了讨论，并给出了预紧方案。

组配圆锥滚子轴承；预紧； 轴向定位；载荷

1 前言

在机械行业中经常遇到轴承预紧问题，如机床行业、电梯行业等，预紧力的大小与轴承的承载、刚度、发热温升有很大关系。客户往往需要轴承厂家提供预紧方案，本文对预紧方案进行了讨论，供同行们借鉴。

2 预紧依据

2.1工况

预紧力的形式与大小与工况有着非常大的关系，某电梯公司无齿曳引机采用两套32020圆锥滚子轴承背对背安装，承受一定的径向力及少许的轴向力，转速较低。该配对轴承采用轴向定位预紧的方式安装，保证了两套轴承受力的协调性，如图 1所示。

2.2理论依据

2.2.1 预紧目的

预紧指轴承装入轴承座和轴上后，采取一定措施使轴承中的滚动体和内外圈之间产生一定量的预变形，以保持内外圈处于压紧状态。预紧有轴向预紧及径向预紧两种方式。轴向预紧按照施加预紧载荷的方式，可分为定位预紧及定压预紧两种。一般为了提高刚度多采用定位预紧；高速旋转时多采用定压预紧。预紧是为了达到增加支承刚度、减小振动和噪音、防止由于惯性力矩引起的滚动体相对于内、外圈滚道的滑动、提高轴的旋转精度、防止假性布氏压痕、决定滚动体的位置等目的。

图1 轴承安装图

2.2.2 最小轴向预紧载荷的确定

预紧载荷的大小，应根据载荷情况和使用要求确定。如主要目的是为了减小支承系统的振动和提高旋转精度，则应选择较轻的预紧；如主要目的是为了增加支承系统的刚度，则应选择较重的预紧。但预紧载荷过大，将使轴承中摩擦增大，温度升高，轴承寿命降低。

轴向变位与轴向载荷之间存在一定的关系，圆锥滚子轴承轴向变位与轴向载荷之间的关系如公式（1）所示。

式中：δa——轴向变位，Fa——轴向载荷，

Lwe——有效接触长度/mm，

Z —— 滚动体个数，α—— 接触角。

对该主机采用的32020轴承，其轴向变位与轴向载荷之间的关系式可由式（1）计算。轴承外形尺寸：内径×外径×装配高×内圈宽度×外圈宽度为φ100mm×φ150mm×32mm×32mm×24mm,主参数：Lwe=21.48mm，Z=28，α=17°，得出关系式：

对于圆锥滚子轴承来说，最小预紧载荷：

在纯轴向载荷作用下：Fa0≥0.5FA。

在径向载荷和轴向载荷同时作用下：

Fa0≥1.9Fr1tanα1-0.5FA，

Fa0≥1.9Fr2tanα2+0.5FA。

最小预紧载荷取两者中较大的。

Fr1——轴承1所受的径向负荷，

Fr2——轴承2所受的径向负荷，

α1——轴承1的接触角，

α2——轴承2的接触角，

FA——施加在轴承上的外加轴向力。

2.2.3 实现轴向预紧的方法

（1）在配对的两个轴承的内圈或外圈的端面上磨去一定的预紧变形量（对该主机不建议采用）。

（2）采用衬套或间隔套。在内圈及外圈之间放置不同厚度的衬垫，改变衬垫的厚度可达到各种不同的预紧量（该主机可在两套轴承间增加内隔套，内隔套宽度与壳体凸台宽度及轴承组配后的厚度差就决定了预紧量的大小）。

（3）用弹簧实现预紧（该方法为定压预紧，该主机为定位预紧，参考意义不大）。

（4）可以调整轴向游隙的螺杆、螺母的方法实现紧固。在这种情况下，为得到适当的预紧力，要一边测量起动摩擦力矩一边调整（该主机可以采用）。

3 预紧力调整技术方案

3.1预紧量的控制方法

实际安装时，要正确测定所施加的预紧负荷值是很困难的，通常采用下列方法来控制预紧量。

（1）测定轴承的启动摩擦力矩。预先测定轴向负荷与轴承启动摩擦力矩的关系，再根据控制启动摩擦力矩来调整预紧量。

（2）测定轴承轴向位移量。预先测定单个轴承的轴向负荷与轴向位移量的关系，再根据控制轴向位移来调整预紧量。

（3）测定螺母紧固扭矩。在用螺母对轴承进行预紧时，可根据控制螺母的紧固扭矩来调整预紧量，如采用测力扳手。

调整分为单独调整和成批调整两种情况。单独调整是利用螺母、垫片、隔套、可变形的隔套对每个轴承配置进行调整，然后通过检测程序，以确保设定的预负荷在最小的偏差内。单独调整的优点是对单个零件及轴承可以采用一般或普通级公差制造，并且预紧也可以达到相当高的精度。成批调整：需要与之相关的零件精度必须高，组配后无需检查预紧。依据需要测量的轴承数量，可以采用不同的调整方法，但无论是单独调整还是批量调整，都是应用上述三种方法。

与上述对应的三种不同的方法简称测量摩擦力矩、测量预紧距离、直接测量预负荷。

3.2注意事项

（1）测量摩擦力矩的方法适用于大量生产时需要调整预紧量的轴承配置，由于预紧与轴承内的摩擦力矩之间有一个确定的关系，连续检测摩擦力矩，当达到一定的摩擦力矩时停止调整，就可以得到所需的预紧量。但值得注意的是，每个轴承的摩擦力矩是有差别的，并且也取决于所用的润滑剂、转速、润滑条件，该方法比较适合于该主机。

（2）当采用测量预紧距离的方法时，需进行以下操作。

（a）在两个轴承外圈和内圈之间加上隔圈；

（b）在轴承座的孔肩与外圈之间，或在轴承座与箱体之间加入垫片；

（c）在轴肩和内圈之间或在两个轴承的内圈之间加上间隔环。

（3）当采用直接测量预负荷的方法时，需注意以下问题。

由于调整的目的是要在轴承内产生一个给定的预紧力，直接施加作用力或直接测量预负荷是比较直观的方法，如在螺母上加测力扳手。

但在实际应用中一般使用测量预紧距离或摩擦力矩等间接的方法，比较简单方便而且更经济。

另外,成批调整时对与之相关的零件精度要求较高，组配后无需检查预紧。对于该主机需增加宽度公差与轴承及外壳凸台宽度公差相匹配的内隔圈。

3.3国外轴承预紧量的调整方法

在国外对安装后的预紧轴承，预紧力的测量有三种，即 启动力矩法、推力静刚度法、固有频率法。各种测量方法的优缺点见表 1。

3.3.1 启动力矩法

Adjustment plans for pretightening load of combined tapered roller bearing used for elevator

Li Huawei,Dun Lihua,Pang Wei
(Technical Center,Wafangdian Bearing Group Co.,Ltd., Wafangdian 116300,China)

Bearing preload is very important in machinery industry,its purpose makes two sets of bearing force uniform ,and not unload,and guaranteeing the stiffness and the rotation accuracy of the host.Users often need the bearing manufacturers to provide preload scheme.In order to meet the needs of users,this paper discusses the preload problem for double row tapered roller bearing used for an elevator user,and gives the preload scaeme.

combined tapered roller bearing; pretightening; axial positioning; load

TH 133.33+2

B

1672-4852（2015）01-0009-02

2014-06-27.

李华伟（1974-），男，高级工程师.