角接触球轴承的安装技巧

李东峰

摘要：角接触球轴承是高速、高精度机床常用的轴承，但在实际使用过程中，因为安装过程中若安装方法不正确，或者不能很好地消除轴承的游隙，造成使用寿命很短，无法保证机床的正常使用。本文从角接触球轴承的结构特点出发，论述了通过轴承游隙的测量与调整，并采用正确的安装方法，能极大地提高轴承的使用寿命。

关键词：角接触球轴承；游隙的调整；安装技巧

角接触球轴承是深沟球轴承的变换轴承，优点是： ①结构简单； ②极限转速高；③摩擦力矩比较小；④可同时承受径向和轴向载荷； ⑤同样的外型尺寸比深沟球轴承动、静载荷容量大；⑥旋转精度高、噪音小。基于上述优点，角接触球轴承是高速、高精度、低噪音精密车床首选的轴承，笔者工作过的企业使用的内圆磨床、外圆磨床、高速砂轮回转机等设备都广泛应用了高速精密角接触球轴承。

角接触球轴承的安装比深沟球轴承复杂，多为成对安装，并需采用预加载荷。安装得好，可使主机的工作精度、轴承寿命大大提高；否则，不仅精度达不到要求，寿命也会受到很大影响。

1.安装形式

角接触球轴承的安装形式，有背对背、面对面和串联排列三种。①背对背（两轴承的宽端面相对）安装时，轴承的接触角线沿回转轴线方向扩散，可增加其径向和轴向的支承角度刚性，抗变形能力最大；②面对面（两轴承的窄端面相对）安装时，轴承的接触角线朝回转轴线方向收敛，其支承角度刚性较小。由于轴承的内圈伸出外圈，当两轴承的外圈压紧到一起时，外圈的原始间隙消除，可以增加轴承的预加载荷；③串联排列（两轴承的宽端面在一个方向）安装时，轴承的接触角线同向且平行，可使两轴承分担同一方向的工作载荷。但使用这种安装形式时，为了保证安装的轴向稳定性，两对串联排列的轴承必须在轴的两端对置安装。

角接触球轴承承受轴向负荷的能力由接触角决定，接触角越大，承受轴向负荷的能力越高。接触角α的定义为，径向平面上连接滚球和滚道触点的线与一条同轴承轴垂直的线之间的角度。

2.预加载荷的获得

预加载荷可通过修磨轴承中一个套圈的端面，或用两个不同厚度的隔圈放在一对轴承的内、外圈之间，把轴承夹紧在一起，使钢球与滚道紧密接触而得到。

预加载荷的大小对轴承使用寿命影响很大，据有关资料介绍，当轴承装配有0.012mm过盈量时，使用寿命降低38%，有0.016mm过盈量时，使用寿命降低50%；当轴承装配有0.04mm间隙时，使用寿命显著下降，有0.08mm间隙时，使用寿命下降70%。因此，对预加载荷的大小进行合理选择，十分重要。一般高转速宜选用小的预加载荷，低转速宜选用大的预加载荷。同时，预加载荷应稍大于或等于轴向工作载荷。

选择预加载荷时，最小预加载荷的计算公式如下：

Aomin=1.58tgaR±0.5A（N）

式中 R：作用于轴承上的径向载荷（N）

A：作用于轴承上的轴向载荷（N）

A：通过钢球和滚道接触点的直线与通过各钢球中心平面的直线两者之间的夹角（即公称接触角）：

7000C a=15°

7000AC a=25°

7000B a=40°

成对的轴承中每个轴承都按此式计算。式中“+”号用于轴向工作载荷使原有预公盈值减少的那一个轴承；“-”号用于轴向工作载荷使原有预公盈值加大的那一个轴承。两个成对轴承的最小预加载荷量Aomin应按两个轴承所求得的两个值中的最大值选取（根据装配经验，一般取50N左右的预加载荷）。

3.轴承游隙的测量

笔者为了测量轴承的游隙，设计了一套简易的模具，主要包括上压盖、短轴和下压盖，如下图所示。

将角接触球轴承按照安装的结构形式组装在一起，把百分表的测量杆压在上压盖的上面，然后施加预加载荷，把百分表的表盘指针调到0，最后撤销预加载荷，百分表的读数就是轴承游隙的数值。

4.轴承的安装

（1）轴承的安装必须在干燥、清洁的环境条件下进行。安装前应仔细检查轴和外壳的配合表面、凸肩的端面、沟槽和连接表面的加工质量。所有配合连接表面必须仔细清洗并除去毛刺，铸件未加工表面必须除净型砂。

（2）轴承用隔圈要经过研磨，内外圈隔圈平行度应控制在1um以下；假设内圈隔圈的宽度为B1，外圈隔圈的宽度为B2，测得轴承游隙为δ，若：①轴承的内圈定位，外圈紧固，则：B1=B2+δ；

②轴承的外圈定位，内圈紧固，则：B1=B2-δ。

（3）轴承安装前应清洗干净，清洗时内圈斜坡朝上，手感应灵活，无停滞感，晾干后，放入规定量油脂，如属油雾润滑应放入少量的油雾油；

（4）轴承安装时，必须在套圈端面的圆周上施加均等的压力，将套圈压入，不得用鎯头等工具直接敲击轴承端面，以免损伤轴承。 在过盈量较小的情况下，可在常温下用套筒压住轴承套圈端面，用鎯头敲打套筒，通过套筒将套圈均衡地压入。如果大批量安装时，可采用液压机。压入时，应保证外圈端面与外壳台肩端面，内圈端面与轴台肩端面压紧，不允许有间隙。

（5）当过盈量较大时，可采用油浴加热或感应器加热轴承方法来安装，加热温度范围为80℃-100℃，最高不能超过120℃。同时，应用螺母或其它适当的方法紧固轴承，以防止轴承冷却后宽度方向收缩而使套圈与轴肩之间产生间隙。

（6）空运转试验。轴承安装后应进行运转试验，首先进行无负荷、低速运转，然后视运转情况逐步提高旋转速度及负荷，并检测噪音、振动及温升，发现异常，应停止运转并检查。角接触球轴承经装配检验合格后，要以工作转速作空运转试验，时间不少于2h，温升应不超过15℃。运转试验正常后方可交付使用。

5.结束语

在实际安装过程中，通过施加预加工作载荷来消除角接触球轴承的游隙，并采用正确的安装方法，可以大幅度的提高角接触球轴承的使用寿命。