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FAG精密大型矿山调心滚子轴承的预紧技术:径向与轴向方法深度解析​​

时间:【2025/8/25 14:37:03】

在大型矿山设备(如破碎机、磨机、回转窑)的苛刻工况下,轴承的安装与调整直接决定了设备的运行精度、承载能力与使用寿命。FAG作为滚动轴承技术的全球领导者,其精密大型调心滚子轴承以其卓越的自我调心能力和强大的径向载荷承载力而闻名。然而,要充分发挥其性能,正确的​​预紧(Pre-load)​​ 是关键环节。预紧是指在轴承安装时,施加一个预先的、可控的载荷,以消除内部游隙,提高刚性,并确保滚动体的正确滚道导向。对于FAG大型调心滚子轴承,预紧方法主要分为​​径向预紧法​​和​​轴向预紧法​​。

​​一、 预紧的核心目的与重要性​​

在矿山设备中,对大型轴承施加预紧绝非偶然,其核心目的包括:

1.提高系统刚性​​: 预紧能显著增强轴承-轴-轴承座的系统刚性,减少在巨大冲击性和振动性载荷下的轴挠曲和微动,保证齿轮啮合精度,减少振动与噪音。

2.控制轴向和径向游隙​​: 预紧能消除内部游隙,确保轴在运行中的精确轴向和径向定位,防止因游隙过大导致的冲击和磨损。

3.​​延长轴承寿命​​: 正确的预紧能优化滚动体与滚道之间的应力分布,防止在轻载荷或空载时出现滚动体打滑而导致的滑蹭损伤(Smearing),从而在重载工况下延长疲劳寿命。

4.提升旋转精度​​: 抑制轴的径向和轴向窜动,保证主轴的旋转精度。

​​二、 径向预紧法 (Radial Pre-load Method)​​

径向预紧法主要通过改变轴承座孔的尺寸来实现对轴承外圈的挤压,从而消除径向游隙。

1.实现原理​​:

通常采用​​剖分式轴承座(Pillow Block)​​,其剖分面设计有预留量。

当拧紧轴承座剖分面的连接螺栓时,轴承座孔会因变形而轻微收缩,向轴承外圈施加一个均匀的径向挤压 force。

这个挤压力传递到滚动体和内圈,最终消除轴承的原始径向游隙,甚至产生一定的负游隙(即预紧状态)。

2.操作要点​​:

​​使用扭矩扳手​​: 必须使用经过校准的扭矩扳手,按照FAG技术手册提供的​​标准扭矩值​​依次、对称地拧紧轴承座螺栓。

​​测量游隙​​: 在拧紧过程中,需使用​​塞尺(Feeler Gauge)​​ 测量外圈与滚动体之间的剩余游隙,直至达到技术手册要求的“零游隙”或指定预紧量。

旋转轴​​: 在最终拧紧后,必须手动旋转轴若干圈,以确保滚动体与滚道处于正确的工作位置,使预紧力分布均匀。

3.优点与适用场景​​:

​​优点​​: 调整相对简便,无需复杂的轴向定位和测量,在矿山设备的固定端轴承应用中非常普遍。

​​场景​​: 主要用于​​固定端(Locating Bearing)​​ 的轴承配置。典型应用包括振动筛轴承、破碎机皮带轮侧轴承等。

​​三、 轴向预紧法 (Axial Pre-load Method)​​

轴向预紧法通过在内圈或外圈的端面施加轴向力,使其产生轴向位移,从而调整轴承内部的游隙。

1.实现原理与常用技术​​:

对于大型调心滚子轴承,最经典的轴向预紧法是利用​​锥孔套筒(Tapered Adapter Sleeve)​​ 和​​液压​​技术。

​​锥孔轴承与液压螺母​​: FAG大型调心滚子轴承常提供​​圆锥孔(通常锥度1:12)​​ 设计。轴承通过锥套安装在圆柱轴上。

​​操作过程​​:

将轴承和锥套安装到位后,使用​​液压螺母​​(Hydraulic Nut)或​​锁紧螺母​​推动轴承内圈在锥套上轴向移动。

内圈沿锥套前进时,由于锥度作用,内圈会发生​​径向膨胀​​,从而有效减小轴承的径向游隙,实现预紧。

预紧量由内圈的轴向推进量(Δs)直接决定,其与径向游隙减小量(Δr)有明确的几何关系:Δr = Δs / K(K为锥度系数,如1:12锥度的K≈12)。

​​测量与控制​​: 这是最关键的一步。预紧量通过以下方式精确控制:

​​轴向推进量法​​: 直接测量和控制锁紧螺母的轴向推进距离 Δs。这是最常用和精确的方法,FAG技术手册会提供具体的推进量数值。

​​径向游隙测量法​​: 使用塞尺测量外圈与滚动体之间的游隙减小量,直至达到目标值。

​​扭矩法​​: 在具备条件时,可通过测量旋转扭矩来间接判断预紧是否合适。

2.优点与适用场景​​:

​​优点​​: 预紧量可精确控制和调整,安装拆卸更方便(通过液压螺母反向注油可使内圈轻松退出),预紧状态稳定可靠。

场景​​: 广泛应用于矿山、冶金、造纸等行业的大型设备中,既可用于固定端,也可通过成对安装(“O”型或“X”型布置)用于​​浮动端(Non-locating Bearing)​​,以提供精确的轴向定位和刚性。例如在大型球磨机、回转窑的主支承中极为常见。

​​四、 方法选择与核心注意事项​​

1.遵循FAG技术手册​​: 无论采用哪种方法,都必须严格遵循FAG为该特定轴承型号和应用提供的技术参数(如螺栓扭矩、轴向推进量、剩余游隙值)。严禁凭经验操作。

2.预紧量的权衡​​: ​​预紧不足​​会导致游隙过大,无法达到提高刚性和精度的目的;​​预紧过度​​则是更严重的问题,它会导致轴承运行温度急剧升高,润滑失效,并因过大的应力而急剧缩短轴承寿命,甚至短时间内抱死失效。

3.​​热膨胀考量​​: 大型设备运行中会产生显著热量,导致轴、轴承和轴承座膨胀。在计算初始预紧量时,必须考虑系统热膨胀带来的游隙变化,通常需预留一定的补偿量。

4.专业工具与人员​​: 安装和调整大型精密轴承是一项高技术工作,必须由训练有素的专业人员使用专用工具(如液压螺母、扭矩扳手、塞尺、红外测温仪)进行操作。

对于FAG精密大型矿山调心滚子轴承,径向预紧法和轴向预紧法是两种并行的成熟工艺。​​径向预紧法​​通过轴承座剖分面施力,操作直观,常用于固定端;而​​轴向预紧法​​借助锥孔和液压技术,控制精确,应用范围更广。选择何种方法取决于轴承的配置类型、设备结构设计以及工况要求。

正确的预紧是实现FAG轴承承诺的超长寿命和超高可靠性的“临门一脚”。这一过程融合了科学的计算与精湛的工艺,是确保矿山重型装备稳定、高效、连续运行不可或缺的关键技术环节。

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