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轴承基础:超精密轴承

  在一些工业工作中,标准轴承根本无法提供应用所需的精度。这就是超精密轴承发挥作用的地方。这些轴承允许超精密的公差和精度,是理想的应用与速度(转速)和制导精度的严格要求。超精密轴承主要有两种类型:深沟轴承和角接触轴承。
  深沟轴承包括内圈和外圈滚道每侧的全肩,便于添加密封件或护罩。这些轴承可以承受径向载荷、推力载荷或两者的组合。他们提供了许多尺寸,包括微型精密轴承,并可提供各种笼型。用途极广的深沟轴承是最广泛使用的轴承类型之一。
  角接触轴承有一个完整的环肩;另一个环肩被部分或完全移除。这使得他们有一个更大的球,这提供了更大的负载能力和速度能力。还可提供各种笼型设计,以满足特定的高速要求。接触轴承可以承受推力载荷或推力和径向载荷的组合,但不能单独承受径向载荷。当实现背对背或面对面时,它们可以在两个方向上支持推力载荷。
超精密轴承的盖和保持架
  轴承盖用于保护轴承免受搬运造成的内部损坏。对于超精密轴承,这些密封通常由特氟龙、不锈钢或其他高性能材料制成。有两种主要的封闭类型可用于超精密轴承:屏蔽和密封。两者都是为了防止污染和保持润滑。
  防护罩应用于轴承内圈,密封件应用于外圈。在这两种类型的密封件之间进行选择意味着选择优先顺序—应用是否需要密封效率、速度能力或轴承扭矩。护罩的密封效率较低,但不会增加轴承扭矩或限制转速。密封允许更强的轴承保护,但它们限制运行速度,同时增加扭矩和温度。
  大多数轴承组件利用轴承保持架来产生和保持均匀的滚珠间距,减少扭矩,并减少热量积聚。轴承保持架有多种设计,可应用于深沟轴承和角轴承。保持架通常是根据手头轴承的具体需要和用途来选择的。
  标准精密轴承通常使用冲压钢保持架。另一方面,超精密轴承使用由不锈钢、青铜或酚醛材料制成的保持架-由这些材料制成的保持架提供更高的速度和更好的承载能力。保持架可用于满足通用需求,以及低扭矩、高速、无润滑和声级要求。
精密轴承的ABEC参数
  所有精密滚珠轴承必须按照环形轴承工程师委员会(ABEC)标准制造,该标准符合国际标准化组织(ISO)概述的标准。ABEC标准定义了关键轴承特性和尺寸的公差,允许整个行业的一致性。
  这些指南中包含的参数包括孔的圆度和锥度、宽度变化、孔和座圈跳动以及径向跳动。上升的ABEC数字表示公差更紧-数字越高,轴承性能越高。ABEC 1至3轴承通常用于一般用途,而ABEC 5至7轴承则用于要求更高精度和更高速度的应用。用于固定轴承座的高精度ABEC轴承,具有更圆的滚珠和更光滑的滚道。
  但是,客户不应该自动选择更高的等级。高端轴承的成本是低端轴承的三到五倍,因此了解应用的确切需求以做出正确的选择是很重要的。在许多情况下,不需要更高标准的ABEC轴承。
保证超精密轴承的最高性能
  在使用额外的精密轴承之前,用户应该确保他们的系统设置成功。有几个关键因素需要考虑,但预压和径向内部间隙是最重要的两个因素。用户应仔细检查这些元件,以确保轴承能够在良好的条件下高效运行。
  轴承必须具有适当的径向内部间隙-内圈相对于外圈可能的最大总移动量。这也被称为“径向游隙”。适当的径向内部间隙是至关重要的,因为金属不可避免地会膨胀;选择正确的间隙可防止金属滚珠轴承在膨胀时卡在轴承壳中。没有足够径向游隙的轴承将由于这些干扰和约束效应而失效。
  另一方面,预加载涉及轴承内部间隙的去除。施加永久推力载荷可消除径向和轴向间隙,使装置非常刚性。预加载允许消除端隙和跳动。这可以通过弹簧预加载、轴向调整或双轴承的应用来实现。
  双联轴承是设计用于提供内置预加载的配对轴承。轴承在安装时以面对面(DB)、背对背(DF)或串联(DT)配置夹紧在一起。由于每个轴承都有一个匹配的预紧偏移量,它们互相平衡。这增加了轴向和径向刚度,使它们能够承受双向或重型单向推力载荷。
  在使用超精密轴承时,轴和壳体配合也是需要牢记的重要因素。用户在决定配合是否合适之前,应评估轴承的预期用途;当轴向运动必须适应弹簧载荷和热膨胀,或当轴向夹紧力起作用时,需要更松的配合。装配也简单得多,配合更松。当应用需要热传递、消除振动冲击或支持重型径向载荷时,较紧的配合是理想的,举几个常见的例子。
  最后,用户应确定是否额外的精密轴承将表现更好的油脂或油润滑。在大多数情况下,润滑脂是标准选择。但是,对于涉及更高速度的应用,应考虑使用机油,因为这些情况提供了更高程度的冷却并产生最小扭矩。机油必须比润滑脂更频繁地更换,润滑脂的使用寿命更长,无需任何保养。

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