单向轴承在电主轴中经常高速和超高速运行,因此离心力对单向轴承的运行和工作状态有特别大的影响。在静态下,轴承钢球和内外圈接触分别为A和b。高速运行时,离心力倾向于使轴承钢球向外偏置,即A向A1移动,B0向B1移动。此时内圈的接触角会扩大,外圈的接触角变小。其结果是轴承钢球的质心移向旋转轴,形成陀螺力矩。
轴承钢球在旋转时会有一定程度的滑动。滑动形成的滑动摩擦热不仅使单向轴承的温度升高,而且引起轴承钢球表面层的局部退火,增加损伤和烧伤的程度。
高速电主轴单向轴承采用预紧力运行,以消除离心力的影响。适当的预紧能使工作过程中内外圈接触角保持一致,既能增加单向轴承的使用寿命,又能增强单向轴承和高速电主轴的刚度。
如果预紧力过大,单向轴承润滑程度和散热环境较差。在相同的应用环境下,单向轴承周期短,非常容易烧毁或卡死。高速特性越差,单向轴承和高速电主轴的支撑刚度就会大大提高。预紧力过小,会显著降低高速电主轴的整体刚度和承载能力。
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