一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法技术

本发明专利技术涉及本发明专利技术公开了一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法，精准量化确定切片机主轴承箱前端和后端超精密角接触球轴承不同轴承型号及不同组配方式的最佳预紧力，实现了轴承轴向预紧力的量化控制，解决了轴向预紧力过大或过小造成主轴承箱最大转速降低或刚度减小的弊端，从而提高了切片机主轴承箱的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法
本专利技术属于太阳能硅片加工设备
，具体地说涉及一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法。
技术介绍
切片机是太阳能硅片生产中的主要加工设备，主轴承箱作为切片机的核心部件，要求高承载能力、高精度、高刚度，由于超精密角接触球轴承具有高的旋转精度及低噪音等优点多被应用于切片机主轴承箱中，角接触球轴承在装配时需要对其进行预紧，合适的预紧力可以减小温升、提高轴承的使用性能、延长使用寿命，然而预紧力过大会造成轴承发热严重，轴承与外圈产生咬粘现象，从而导致轴承箱抱死，预紧力过小会降低轴承箱刚度，导致设备加工精度降低，因此量化确定预紧力的大小对轴承箱性能的提升具有至关重要的作用。轴承预紧方式包括径向预紧和轴向预紧，其中径向预紧具有预紧力可调、配合精度高、配合量对预紧影响小、预紧对温升影响小等优点。但是径向预紧存在支撑部位带锥度、加工难度大、精度不易保证、锥面配合吻合度低、预紧量难以掌握等问题。轴向预紧与径向预紧相比，支撑部位为柱面，精度高，支撑轴承的精度也高，加之预紧量和配对方式是在轴承生产厂预置好的，处于最优状态，能够保证具有较高的精度和刚度，另外，对于方向不定的附加载荷，具有良好的适应性。因此现代高速、高精度机床的主轴支撑多采用角接触球轴承轴向预紧方式。现有技术中，多涉及轴承预紧装置或预紧方式，经检索，专利号为ZL201710937692.6公开了一种轴承预紧方式，通过轴承预紧调节装置对轴承的预紧力进行调节，该装置调解间隙较大，预紧力可以全面及局部调节，且装置使用寿命长，有效降低了维修成本。专利号为ZL201811105161.1公开了一种角接触球轴承预紧力模拟装置，该装置通过安装有架体、主体、滑块、滑槽和固定螺栓，使得装置便于根据使用者的需求来调整架体的高度，解决了不易拆卸和拼接、结构稳定性差和噪音干扰的问题。专利号为ZL201310128670.7公开了一种轴承预紧装置，该装置包括壳体、设置在壳体中空腔的芯轴、控制芯轴转动的摩擦片单元，以及对摩擦片单元施加力的施力机构，通过施力机构调整摩擦片单元中的第一和第二摩擦片之间的第一摩擦力矩大小来控制芯轴的转动，从而实现对预紧力的控制。专利号为ZL201610804247.8公开了一种轴承组件及轴承的预紧装置，通过设定轴承预紧所需的力并在悬臂梁力值显示仪表到达该值时停止调节件施加给顶块的力，即实现对轴承的预紧，该结构通过传感器检测提高了检测的准确性。综上所述，现有技术中仅有轴承的预紧装置，可以准确地调节轴承的预紧力，但是并没有一种方法可以精确地量化超精密角接触球轴承预紧力的大小，量化确定预紧力的大小作为预紧过程中非常重要的一环，不可或缺。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，本专利技术的目的是提供一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法，通过切片机主轴承箱中不同组配方式的超精密角接触球轴承可达到的最大转速来约束并量化确定最大轴向预紧力和用组配轴承刚度来约束并量化确定最小轴向预紧力。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)根据主轴承箱中承受主要载荷的前端超精密轴承的型号以及不同组配方式，选择相对应的原始数据点；(2)对步骤(1)中所述的原始数据点进行二次拟合，得到轴向预紧力x和组配轴承的最大转速减小系数f(x)的二次方程；(3)根据步骤(2)得到的最大转速减小系数f(x)，再根据前端超精密轴承的型号确定单列轴承的极限转速n，进而得到组配轴承可达到的最大转速nmax与极限转速n的关系，并确定最大预紧力；(4)确定超精密角接触球轴承套圈相对位移量δ与所作用的轴向预紧力x的关系；(5)根据步骤(4)确定轴向预紧力x与轴向刚度Sa1的数量关系；(6)根据步骤(5)中的轴向刚度Sa1，并通过公式Sr1＝5Sa1，确定径向刚度Sr1，并分别确定单列轴承的轴向预紧力x与轴向刚度Sa1、径向刚度Sr1的关系曲线(x，Sa1)、(x，Sr1)；(7)设组配轴承与单列轴承的轴向预紧力、轴向刚度和径向刚度的倍数关系分别为a、b、c，结合步骤(6)可以得到超精密角接触球轴承不同的组配方式对应的轴向预紧力与轴向刚度、径向刚度的关系曲线分别为(a·x，b·Sa1)、(a·x，c·Sr1)，所述a、b、c根据超精密角接触球轴承组配方式的不同，均可通过计算得到。(8)结合步骤(7)中的轴向预紧力与径向刚度的关系曲线(a·x，c·Sr1)，并根据超精密角接触球轴承已知径向最小刚度即可约束并量化确定最小预紧力。进一步，所述原始数据点包括不同轴向预紧力等级及其对应的速度减小系数，且每一个预紧力等级对应一个转速减小系数。进一步，所述轴向预紧力由小到大依次包括轻预紧、中预紧、重预紧和超重预紧。进一步，根据步骤(1)所述不同组配方式包括两列、三列和四列。进一步，所述不同组配方式中两列包括背对背、面对面，所述三列包括背对背+串联、面对面+串联，所述四列包括串联后背对背、串联后面对面。进一步，步骤(1)中的二次方程为f(x)＝p1x2+p2x+p3，其中p1、p2、p3均为拟合后得到的数值。进一步，所述步骤(3)中最大转速nmax与极限转速n的关系为nmax＝nf(x)。进一步，根据步骤(4)相对位移量δ与所作用的轴向预紧力x的关系为其中Z为滚珠个数，Db为滚珠直径，α为接触角。进一步，步骤(5)确定轴向预紧力x与轴向刚度Sa1的数量关系为：进一步，所述超精密角接触球轴承包括前端轴承和后端轴承，所述后端轴承的轴向预紧力量化确定方法与前端轴承的轴向预紧力的确定方法相同。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法，精准量化确定切片机主轴承箱前端和后端超精密角接触球轴承不同轴承型号，及不同组配方式的最佳预紧力，实现了轴承轴向预紧力的量化控制，解决了轴向预紧力过大或过小造成主轴承箱最大转速降低或刚度减小的弊端，从而提高了切片机主轴承箱的性能。附图说明图1切片机设备主轴承箱中超精密角接触球轴承组配方式。图2超精密角接触球轴承预紧力量化确定流程图。图3前端DBB组合轴承最大转速和轴向预紧力的关系曲线图。图4前端轴承轴向刚度与轴向预紧力的关系图。图5前端轴承径向刚度与轴向预紧力的关系图。图6轴承载荷与位移关系曲线。图7后端DB组合轴承最大转速和轴向预紧力的关系图。图8后端轴承轴向刚度与轴向预紧力的关系图。图9后端轴承径向刚度与轴向预紧力的关系图。图10NSK的DBB组合轴承最大转速和轴向预紧力的关系图。图11FAG的DBB组合轴承最大转速和轴向预紧力的关系图。图12NSK的DB组合轴承最大转速和轴向预紧力的关系图。图13FAG的DB组合轴承最大转速和轴向预紧力的关系图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据主轴承箱中承受主要载荷的前端超精密轴承的型号以及不同组配方式，选择相对应的原始数据点。所述不同组配方式的超精密角接触球轴承是：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)根据主轴承箱中承受主要载荷的前端超精密轴承的型号以及不同组配方式，选择相对应的原始数据点；(2)对步骤(1)中所述的原始数据点进行二次拟合，得到轴向预紧力x和组配轴承的最大转速减小系数f(x)的二次方程；(3)根据步骤(2)得到的最大转速减小系数f(x)，再根据前端超精密轴承的型号确定单列轴承的极限转速n，进而得到组配轴承可达到的最大转速nmax与极限转速n的关系，并确定最大预紧力；(4)确定超精密角接触球轴承套圈相对位移量δ与所作用的轴向预紧力x的关系；(5)根据步骤(4)确定轴向预紧力x与轴向刚度Sa1的数量关系；(6)根据步骤(5)中的轴向刚度Sa1，并通过公式Sr1＝5Sa1，确定径向刚度Sr1，并分别确定单列轴承的轴向预紧力x与轴向刚度Sa1、径向刚度Sr1的关系曲线(x，Sa1)、(x，Sr1)；(7)设组配轴承与单列轴承的轴向预紧力、轴向刚度和径向刚度的倍数关系分别为a、b、c，结合步骤(6)可以得到超精密角接触球轴承不同的组配方式对应的轴向预紧力与轴向刚度、径向刚度的关系曲线分别为(a·x，b·Sa1)、(a·x，c·Sr1)，所述a、b、c根据超精密角接触球轴承组配方式的不同，均可通过计算得到。(8)结合步骤(7)中的轴向预紧力与径向刚度的关系曲线(a·x，c·Sr1)，并根据超精密角接触球轴承已知径向最小刚度即可约束并量化确定最小预紧力。...

【技术特征摘要】
1.一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)根据主轴承箱中承受主要载荷的前端超精密轴承的型号以及不同组配方式，选择相对应的原始数据点；(2)对步骤(1)中所述的原始数据点进行二次拟合，得到轴向预紧力x和组配轴承的最大转速减小系数f(x)的二次方程；(3)根据步骤(2)得到的最大转速减小系数f(x)，再根据前端超精密轴承的型号确定单列轴承的极限转速n，进而得到组配轴承可达到的最大转速nmax与极限转速n的关系，并确定最大预紧力；(4)确定超精密角接触球轴承套圈相对位移量δ与所作用的轴向预紧力x的关系；(5)根据步骤(4)确定轴向预紧力x与轴向刚度Sa1的数量关系；(6)根据步骤(5)中的轴向刚度Sa1，并通过公式Sr1＝5Sa1，确定径向刚度Sr1，并分别确定单列轴承的轴向预紧力x与轴向刚度Sa1、径向刚度Sr1的关系曲线(x，Sa1)、(x，Sr1)；(7)设组配轴承与单列轴承的轴向预紧力、轴向刚度和径向刚度的倍数关系分别为a、b、c，结合步骤(6)可以得到超精密角接触球轴承不同的组配方式对应的轴向预紧力与轴向刚度、径向刚度的关系曲线分别为(a·x，b·Sa1)、(a·x，c·Sr1)，所述a、b、c根据超精密角接触球轴承组配方式的不同，均可通过计算得到。(8)结合步骤(7)中的轴向预紧力与径向刚度的关系曲线(a·x，c·Sr1)，并根据超精密角接触球轴承已知径向最小刚度即可约束并量化确定最小预紧力。2.根据权利要求1所述的一种超精密角接触球轴承轴向预紧力量化确定方法，其特征在于：所述原始数据点包括不同轴向预紧力等级及其对应的速度减小系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仙朋，仇建，刘崇宁，葛任鹏，王海超，
申请(专利权)人：青岛高测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37