机床主轴轴承刚度是重要的性能指标。刚度不仅与载№荷和转速有关，而且与摩擦热和预紧方式有关。刚度计算也是主轴单元动力学特性分析的基础。

一、预紧方式和转速的影响

定压预紧下，随转速的提高轴承径向刚度略有增加，而轴向和角刚度迅速降低。定位预紧∩下，轴承径向，轴向和角刚度均随转速的提高而迅速增加，但轴向和角刚度的增加比较平缓。陶瓷球轴承的刚度变化规律与全钢轴承相似，但变化较为平缓。定位预紧下，内圈和球的离心力，以及摩擦热的作用使内外圈的接触载荷增加，同时←外圈接触︾角减小，内圈接触角增大，从而使接触刚度增加，但外圈接触角的减小使轴向和角刚度的增加变缓。

定压预紧下，球的离心力增大使外圈接触载荷增加，同时接触角减小。由于内外圈允许轴向位移，而内圈接触载荷基本不变，但接触角增大。热位移和离心位↓移对内外圈接触载荷和接触角几乎没有影响。尽管⌒外圈法向接触刚度增加，但内圈法向接触刚度基本不变，串联作用的结果使径向刚度有所增加，但不大，而外圈接触角〗的减小使轴向和角刚度显著减小。定位预紧下，陶瓷球轴承的刚度小于全钢轴承，而定压预紧下，陶瓷球轴承的刚度大于全钢轴承。定位预紧下，全钢⌒　轴承的接触载荷比陶瓷球轴承高一倍以★上，尽管陶瓷球弹性模量高，全钢轴承刚度大于陶瓷球轴承。而定压预紧下，内圈接触载荷变化不大，陶瓷球弹性模ζ量高使陶瓷球轴承刚度大于全钢轴承。

1、预紧载荷的影响

随着预紧载荷的增加，轴承的径向、轴向和角刚度※随之略有增加，但影响很小。与定位ζ　预紧相比，这一-影响对定压预紧比较显著。这是山于预紧载荷增加使内外圈接触角增大，同时也使♂接触载荷增加，从而使径向、轴向和角刚度都有所增大。但是,预紧载荷引起的接触载荷和接触角变化，与转速和零件位移引起的变化相比较小，因此，对轴承刚度的影响有限。这也是定位预紧下的变↙化小于定压预紧的原因。

2、沟道曲率半径的【影响

随着内外圈沟道曲率半径的增大，径向、轴向和角刚度随之减小，但是这一影响很小，只有定位预紧下刚度的变化稍为＠明显一些，这是由于沟道曲率半「径增大使接触变形量增大。因此，一般选择沟道曲率半径时可以不考虑它对刚度的影响。

3、球数的影响

定位预紧下，球数增加使径向、轴向和角▆刚度略有增加。球数增加使刚度增加，但同样预紧载荷下，球数增多将使接触载荷减小，它们共同作用的结果虽然能使轴承的刚ω度增加，但较少。

定压预紧下，球数增加使径向刚度随之明显增加，而当转速增加到一定值时轴向和角刚度反而随之降∞低，但变化很小。这是由于定压预紧ω　下，球数增加尽管使内圈接触载荷减小，但同时使内圈接触角减小，它们的共同作用使轴承径向刚度明显增加，而轴向和角刚度略有减小。

因此，球数增加时应相应◆提高预紧载荷，只有当接触载荷相同时一，增加球数才能使轴承刚度增加。

4、球径的影晌

定位预紧下，球径增大，径向、轴向和角刚度随之略有增加。球径增大使球的离心力增大，外圈接触角减小，内圈接触角增加，但同时使内外圈接触载荷增大，它们联合作用的结果使轴承刚度增大。由一于定位预紧下离心力变化对接触载卐荷的影响较小，因此球径变化对刚度的影响很小。

定压预紧下，球径增大径向刚度随之增加，而轴∑　向和角刚度反而降低，但影响较小。这是由█于球径增大使球的离心力增大，内外圈接触角减小，外圈接触载荷增加，而内圈接触载荷基本不变，因此径向刚度增加，而轴向和角刚度略有△降低。因此，减小球径不仅改善速度性能，而且不会降低刚度性能。这也从理论卜证明了减小径球是目前主轴轴承的发展趋势之一。

5、初始接触〖角的影晌

定位预紧下，初始接触角增大使径向刚度←显著减小，轴向和角刚度明显增加。这是由于初始接触角增大，接触刚度的径向分量降低，轴向分量增加，同时，相√同预紧载荷下接触载荷减小。

定压预紧下，初始接触角增大使径向刚度显著减小;低速时，轴向和角刚度增加, 高速时，基∴本没有变化。这是由于定压预紧下，内外圈允许轴向位移，为了保持力的平衡，外圈接触角几乎接近于0，初始接触角大小对外圈接触角基本没有影响。同样,初始接触角增大，相同预紧载荷下接触载荷减小。

因此，定位预紧下增大轴承初始接触角可以提高轴向和角刚度，而定压预紧下增大初始接触角不仅不能提高轴向和角刚度，反而降∞低径向刚度。

二、轴承刚度与预紧力的关系

采用角接触陶瓷球轴承的★高速电主轴单元，其轴承轴向预紧力大小的确定是一个重要问题。轴承轴向预紧力的增大，可以改善轴承在高速运转时由离心力与陀螺力』矩引起的不良影响降低旋滚比，又可以提高主轴的刚度。因为电主轴刚度一般指的是径向刚度，所以从轴承预紧力对轴承径向刚度进行①研究分析。

轴承刚度趋势随着轴承预紧力的增加，轴承径≡向刚度变大，使得主轴系统的加工精度和工作效率有明显提高，改善了主轴的工作性能。因此，在实际工矿中，在允许的范△围内提高预紧力是有重大实际工程意义的。但是，随着预紧力的增高，轴承温度增高，轴承生热也会增加，进而使得主轴系统温度提高，严重影响轴承的工作寿命和主轴的工作性能。因此，在温升允许的条件下⊙，尽量的提高预紧力是涉及主轴传动系统需要考虑的一个重要因素。

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