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FAG精密大型礦山調(diào)心滾子軸承的預(yù)緊技術(shù)：徑向與軸向方法深度解析​​

時(shí)間：【2025/8/25 14:37:03】

在大型礦山設(shè)備（如破碎機(jī)、磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯）的苛刻工況下，軸承的安裝與調(diào)整直接決定了設(shè)備的運(yùn)行精度、承載能力與使用壽命。FAG作為滾動(dòng)軸承技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，其精密大型調(diào)心滾子軸承以其卓越的自我調(diào)心能力和強(qiáng)大的徑向載荷承載力而聞名。然而，要充分發(fā)揮其性能，正確的​​預(yù)緊（Pre-load）​​ 是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。預(yù)緊是指在軸承安裝時(shí)，施加一個(gè)預(yù)先的、可控的載荷，以消除內(nèi)部游隙，提高剛性，并確保滾動(dòng)體的正確滾道導(dǎo)向。對(duì)于FAG大型調(diào)心滾子軸承，預(yù)緊方法主要分為​​徑向預(yù)緊法​​和​​軸向預(yù)緊法​​。

​​一、 預(yù)緊的核心目的與重要性​​

在礦山設(shè)備中，對(duì)大型軸承施加預(yù)緊絕非偶然，其核心目的包括：

1.提高系統(tǒng)剛性​​： 預(yù)緊能顯著增強(qiáng)軸承-軸-軸承座的系統(tǒng)剛性，減少在巨大沖擊性和振動(dòng)性載荷下的軸撓曲和微動(dòng)，保證齒輪嚙合精度，減少振動(dòng)與噪音。

2.控制軸向和徑向游隙​​： 預(yù)緊能消除內(nèi)部游隙，確保軸在運(yùn)行中的精確軸向和徑向定位，防止因游隙過大導(dǎo)致的沖擊和磨損。

3.​​延長(zhǎng)軸承壽命​​： 正確的預(yù)緊能優(yōu)化滾動(dòng)體與滾道之間的應(yīng)力分布，防止在輕載荷或空載時(shí)出現(xiàn)滾動(dòng)體打滑而導(dǎo)致的滑蹭損傷（Smearing），從而在重載工況下延長(zhǎng)疲勞壽命。

4.提升旋轉(zhuǎn)精度​​： 抑制軸的徑向和軸向竄動(dòng)，保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度。

​​二、 徑向預(yù)緊法 (Radial Pre-load Method)​​

徑向預(yù)緊法主要通過改變軸承座孔的尺寸來實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承外圈的擠壓，從而消除徑向游隙。

1.實(shí)現(xiàn)原理​​：

通常采用​​剖分式軸承座（Pillow Block）​​，其剖分面設(shè)計(jì)有預(yù)留量。

當(dāng)擰緊軸承座剖分面的連接螺栓時(shí)，軸承座孔會(huì)因變形而輕微收縮，向軸承外圈施加一個(gè)均勻的徑向擠壓 force。

這個(gè)擠壓力傳遞到滾動(dòng)體和內(nèi)圈，最終消除軸承的原始徑向游隙，甚至產(chǎn)生一定的負(fù)游隙（即預(yù)緊狀態(tài)）。

2.操作要點(diǎn)​​：

​​使用扭矩扳手​​： 必須使用經(jīng)過校準(zhǔn)的扭矩扳手，按照FAG技術(shù)手冊(cè)提供的​​標(biāo)準(zhǔn)扭矩值​​依次、對(duì)稱地?cái)Q緊軸承座螺栓。

​​測(cè)量游隙​​： 在擰緊過程中，需使用​​塞尺（Feeler Gauge）​​ 測(cè)量外圈與滾動(dòng)體之間的剩余游隙，直至達(dá)到技術(shù)手冊(cè)要求的“零游隙”或指定預(yù)緊量。

旋轉(zhuǎn)軸​​： 在最終擰緊后，必須手動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸若干圈，以確保滾動(dòng)體與滾道處于正確的工作位置，使預(yù)緊力分布均勻。

3.優(yōu)點(diǎn)與適用場(chǎng)景​​：

​​優(yōu)點(diǎn)​​： 調(diào)整相對(duì)簡(jiǎn)便，無(wú)需復(fù)雜的軸向定位和測(cè)量，在礦山設(shè)備的固定端軸承應(yīng)用中非常普遍。

​​場(chǎng)景​​： 主要用于​​固定端（Locating Bearing）​​ 的軸承配置。典型應(yīng)用包括振動(dòng)篩軸承、破碎機(jī)皮帶輪側(cè)軸承等。

​​三、 軸向預(yù)緊法 (Axial Pre-load Method)​​

軸向預(yù)緊法通過在內(nèi)圈或外圈的端面施加軸向力，使其產(chǎn)生軸向位移，從而調(diào)整軸承內(nèi)部的游隙。

1.實(shí)現(xiàn)原理與常用技術(shù)​​：

對(duì)于大型調(diào)心滾子軸承，最經(jīng)典的軸向預(yù)緊法是利用​​錐孔套筒（Tapered Adapter Sleeve）​​ 和​​液壓​​技術(shù)。

​​錐孔軸承與液壓螺母​​： FAG大型調(diào)心滾子軸承常提供​​圓錐孔（通常錐度1:12）​​ 設(shè)計(jì)。軸承通過錐套安裝在圓柱軸上。

​​操作過程​​：

將軸承和錐套安裝到位后，使用​​液壓螺母​​（Hydraulic Nut）或​​鎖緊螺母​​推動(dòng)軸承內(nèi)圈在錐套上軸向移動(dòng)。

內(nèi)圈沿錐套前進(jìn)時(shí)，由于錐度作用，內(nèi)圈會(huì)發(fā)生​​徑向膨脹​​，從而有效減小軸承的徑向游隙，實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。

預(yù)緊量由內(nèi)圈的軸向推進(jìn)量（Δs）直接決定，其與徑向游隙減小量（Δr）有明確的幾何關(guān)系：Δr = Δs / K（K為錐度系數(shù)，如1:12錐度的K≈12）。

​​測(cè)量與控制​​： 這是最關(guān)鍵的一步。預(yù)緊量通過以下方式精確控制：

​​軸向推進(jìn)量法​​： 直接測(cè)量和控制鎖緊螺母的軸向推進(jìn)距離 Δs。這是最常用和精確的方法，F(xiàn)AG技術(shù)手冊(cè)會(huì)提供具體的推進(jìn)量數(shù)值。

​​徑向游隙測(cè)量法​​： 使用塞尺測(cè)量外圈與滾動(dòng)體之間的游隙減小量，直至達(dá)到目標(biāo)值。

​​扭矩法​​： 在具備條件時(shí)，可通過測(cè)量旋轉(zhuǎn)扭矩來間接判斷預(yù)緊是否合適。

2.優(yōu)點(diǎn)與適用場(chǎng)景​​：

​​優(yōu)點(diǎn)​​： 預(yù)緊量可精確控制和調(diào)整，安裝拆卸更方便（通過液壓螺母反向注油可使內(nèi)圈輕松退出），預(yù)緊狀態(tài)穩(wěn)定可靠。

場(chǎng)景​​： 廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、造紙等行業(yè)的大型設(shè)備中，既可用于固定端，也可通過成對(duì)安裝（“O”型或“X”型布置）用于​​浮動(dòng)端（Non-locating Bearing）​​，以提供精確的軸向定位和剛性。例如在大型球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯的主支承中極為常見。

​​四、 方法選擇與核心注意事項(xiàng)​​

1.遵循FAG技術(shù)手冊(cè)​​： 無(wú)論采用哪種方法，都必須嚴(yán)格遵循FAG為該特定軸承型號(hào)和應(yīng)用提供的技術(shù)參數(shù)（如螺栓扭矩、軸向推進(jìn)量、剩余游隙值）。嚴(yán)禁憑經(jīng)驗(yàn)操作。

2.預(yù)緊量的權(quán)衡​​： ​​預(yù)緊不足​​會(huì)導(dǎo)致游隙過大，無(wú)法達(dá)到提高剛性和精度的目的；​​預(yù)緊過度​​則是更嚴(yán)重的問題，它會(huì)導(dǎo)致軸承運(yùn)行溫度急劇升高，潤(rùn)滑失效，并因過大的應(yīng)力而急劇縮短軸承壽命，甚至短時(shí)間內(nèi)抱死失效。

3.​​熱膨脹考量​​： 大型設(shè)備運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生顯著熱量，導(dǎo)致軸、軸承和軸承座膨脹。在計(jì)算初始預(yù)緊量時(shí)，必須考慮系統(tǒng)熱膨脹帶來的游隙變化，通常需預(yù)留一定的補(bǔ)償量。

4.專業(yè)工具與人員​​： 安裝和調(diào)整大型精密軸承是一項(xiàng)高技術(shù)工作，必須由訓(xùn)練有素的專業(yè)人員使用專用工具（如液壓螺母、扭矩扳手、塞尺、紅外測(cè)溫儀）進(jìn)行操作。

對(duì)于FAG精密大型礦山調(diào)心滾子軸承，徑向預(yù)緊法和軸向預(yù)緊法是兩種并行的成熟工藝。​​徑向預(yù)緊法​​通過軸承座剖分面施力，操作直觀，常用于固定端；而​​軸向預(yù)緊法​​借助錐孔和液壓技術(shù)，控制精確，應(yīng)用范圍更廣。選擇何種方法取決于軸承的配置類型、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工況要求。

正確的預(yù)緊是實(shí)現(xiàn)FAG軸承承諾的超長(zhǎng)壽命和超高可靠性的“臨門一腳”。這一過程融合了科學(xué)的計(jì)算與精湛的工藝，是確保礦山重型裝備穩(wěn)定、高效、連續(xù)運(yùn)行不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。