高速主轴轴承技术

摘要：装备制造业企业产品技术信息2010年装备制造业两 机器人公司大学装备华中科技昆山华恒“机器人 飞轮曲轴发动机轴瓦应力局部柴油机飞轮失衡的 气缸百分表千分尺表针测量活塞工程机械发动机 液压挖掘机流量比值压力工作挖掘机与液压锤的 工程机械柴油机液压油管前桥工程机械应急抢修 叉车JB搬运车基本分等参数叉车类工程机械产品最 油泵销钉故障油路调速器柴油机工程机械柴油机 机械工程中国行业产能产品工程机械产能过剩苗 大连哈尔滨市哈尔滨说明会市长区域经济大连举 ,Si,20%dmN1.2,25%35%3,高速主轴轴承技术 高速角接触球轴承 陶瓷球角接触球轴承 新型混合角接触球轴承 内圈为陶瓷的混合角接触球轴承 从表1可以看出圆锥滚子轴承，单列、双列圆柱滚子轴承在高速性能方 高速主轴轴承技术

1. 高速角接触球轴承
2. 陶瓷球角接触球轴承
3. 新型混合角接触球轴承
4. 内圈为陶瓷的混合角接触球轴承
从表1可以看出圆锥滚子轴承，单列、双列圆柱滚子轴承在高速性能方面均劣于角接触球轴承。角接触轴承是具有接触角的轴承，接触角越大轴向刚度越好，但因为球与滚道之间的陀螺滑动和自旋滑动也大，因此发热也会增加。为了提高速度性能，方法是减小球的大小(或质量)，改变沟道的曲率系数，以减小球的离心力，降低高速运转时产生的内部载荷，同时增加球的数量以提高刚性。
为了减少球质量以提高速度，推出了仅滚动体系用氮化硅(Si₃N₄)陶瓷的混合型陶瓷球轴承，其性能比较见表2。
作为高速主轴轴承材料，陶瓷(Si₃N₄)有以下优点：
1. 重量轻。由于密度比轴承钢小，高速旋转时滚动体产生的离心力小，旋转力矩可以减小，因此可以降低温升，提高寿命。
2. 良好的导热性使陶瓷材料的滚动体在高速运转时不易与金属产生粘着。在润滑条件较好的情况下耐烧伤。
3. 热膨胀小。滚动体与内圈接触时不易发生预紧力增加而导致游隙减小，出现烧伤。
4. 由于硬度高、刚性好，轴承的变形小，主轴的刚性也得到提高。
因此，综上所述，采用陶瓷材料(Si₃N₄)作为滚动体，与轴承钢滚动体相比速度可提高约25%～35%，寿命可提高约3倍。
在高速旋转时，内圈由于离心力而产生膨胀，与滚动体接触应力变大，使内部预载荷增加、游隙变小、发热增加。针对此问题，最近开发出内圈为不锈钢的新型混合陶瓷球轴承。由于不锈钢的线膨胀系数比轴承钢小20%，因而能进一步控制轴承在高速旋转时因内圈膨胀而造成的预载荷增加。在润滑条件充分，固定预载荷下dmN值可提高1.2倍。
近来有资料介绍，在定位预载紧的情况下，内圈也使用陶瓷材料的混合型角接触球轴承。因为内圈也使用陶瓷材料，轴承内径或滚道离心膨胀小，预紧的增加也较小，加之刚性好，球和滚道的接触面积小，所以发热和膨胀也较小，可以比仅球为陶瓷的轴承达到更高转速。但是，正是由于高速旋转时离心和膨胀小，它与金属制主轴之间的配合应力如果过大就可能产生破坏甚至碎裂。

装备制造业企业产品技术信息2010年装备制造业两 机器人公司大学装备华中科技昆山华恒“机器人 飞轮曲轴发动机轴瓦应力局部柴油机飞轮失衡的 气缸百分表千分尺表针测量活塞工程机械发动机 液压挖掘机流量比值压力工作挖掘机与液压锤的 工程机械柴油机液压油管前桥工程机械应急抢修 叉车JB搬运车基本分等参数叉车类工程机械产品最 油泵销钉故障油路调速器柴油机工程机械柴油机 机械工程中国行业产能产品工程机械产能过剩苗 大连哈尔滨市哈尔滨说明会市长区域经济大连举