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轴承的选择方法（其4）中介绍了“轴承的极限转速、精度和配合”。

轴承的选择方法
（其1）～“轴承的选择步骤”和“种类”～ 轴承的选择方法
（其2）～“轴承排列的确定方法” 轴承的选择方法
（其3）～“轴承的尺寸和寿命”～ 轴承的选择方法
（其4）～“轴承的极限转速、精度和配合”～

此次将介绍确认所选轴承种类是否妥当的要点“轴承的预紧和刚性”。

大多轴承在运转时会留出微小的“游隙”。但是，根据用途，有时也会预先施加轴向负荷，在组装轴承时制造负游隙进行使用。这种使用方法称为预紧。
此次将介绍与预紧和刚性有关的内容。

 

1. 预紧的目的

表2中为向轴承施加预紧的目的和用途示例。
 

（*1）机床主轴及高速旋转用角接触球轴承：
关于轴承的用途（下篇）～产品制造中使用的轴承～
（*2）汽车用差动齿轮：
关于轴承的用途（上篇）～轴承在汽车中的使用部位～
本次专栏将以提高旋转精度及刚性为目的的预紧作为例子进行介绍。

2. 施加预紧时轴承滚动体的接触状态和轴心（轴的中心）位置的变位量

轴承有内部游隙以及施加预紧时，滚动体和滚道圈的接触状态有所不同。下面以径向轴承为例，对接触状态进行说明。
 
1）轴承有内部游隙时

轴承有内部游隙时，离承受负荷的方向最近的滚动体会承受较大的负荷。
这种负荷会使滚道圈与滚动体接触的部位产生微小弹性变形。弹性变形在负荷消失时可复原，变形消失（参见图1）。
 

 

另一方面，承受负荷的方向的另一侧的滚动体不承受负荷，因此不产生弹性变形（参见图2）。

这种因滚动体位置不同而导致的弹性变形差异，会使轴承的轴心（轴的中心）位置发生细微变化[参见图3a）]。
此外，负荷方向发生变化时，轴心也会移动，从而导致振动发生。

2）向轴承施加预紧时
施加预紧时，轴承的内部游隙变为负，会有更多的滚动体与内圈和外圈接触，从而使滚道圈和滚动体接触位置的弹性变形量之差变小。
这样，轴承轴心位置的变化量也会变小[参见图3b）]。
 

 

如此通过对轴承施加预紧以减少轴心位置的变化量，可以提高轴的刚性。
此外，滚子轴承因负荷产生的弹性变形量要小于球轴承。因此，滚子轴承的轴心位置变化量也较小，可以实现更高的刚性。


3. 预紧的方法

施加预紧的方法有定位预紧和定压预紧（参见表3）。
 

下面是不同预紧方式的结构（参见图4及图5）。

 

 

4. 轴承的组合

角接触球轴承及圆锥滚子轴承的组合方法

角接触球轴承及圆锥滚子轴承采用施加轴向负荷进行预紧。
这种情况下多采用背面组合（参见图6）。
这是因为背面组合时作用点位置尺寸较大，轴心的变化量较小（刚性高）。
 

5.预紧和刚性的关系

向轴承施加负荷时，滚道圈与滚动体接触的部位会产生弹性变形。因此，随着负荷的增大，轴承的变位量也会增大。
角接触球轴承及圆锥滚子轴承根据所选轴承的轴向负荷（预紧）和轴向变位量（刚性）的关系，来施加预紧所需要的轴向负荷（参见图7）。

 

 
详情请参阅以下内容。
滚动轴承综合产品目录 -预紧和刚性
机床用精密滚动轴承 - 轴承的刚性和预紧


6. 预紧量

1）预紧量设定的注意事项

预紧量需要考虑转速、润滑条件等正确设定，这非常重要。
预紧量大，轴承的刚性会提高，但会对寿命、温度升高等产生较大影响。

2）机床主轴用轴承的预紧量（例）

关于机床主轴用的高精度组合角接触球轴承，JTEKT是以组合状态供货的（参见图8）。

 

对于这种高精度组合角接触球轴承，为了便于用户根据用途自由选择适当的预紧量，JTEKT推荐了微预紧（S）、轻预紧（L）、中预紧（M）、重预紧（H）4种标准预紧量（参见表4）。
 

滚动轴承综合产品目录 - 预紧量

总结

为提高旋转精度或刚性，有时会对轴承施加预压。

1.预紧的方法有定位预紧和定压预紧，可根据用途选择。

2.背面组合角接触球轴承及圆锥滚子轴承根据轴向负荷（预紧）和轴向变位量（刚性）的关系，来给予轴承适当的刚性。

3.预紧量应在不会对寿命、温度升高等产生负面影响的范围内设定。预紧过大，温度升高会加剧，有可能损伤（烧伤）轴承，因此重要的是选择适合的预紧量。