角接触球轴承能承受轴向力,前提是成对使用。成对时两种摆放方式,一种是背对背,一种是对面对面。两种配置用同样的轴承,装出来轴的刚性和转速表现却不一样。选哪种,取决于轴系的悬伸长度、载荷方向和转速要求。济南市鸿慷机电设备有限公司结合主轴与减速机配套经验,把两者的差异讲清楚。

一、支撑点落在哪里
角接触球轴承的接触角决定了载荷作用线与轴线的交点位置,这个交点就是支撑点。背对背配置时,两个轴承的宽端相对,载荷作用线在轴承外侧交叉,支撑点落在两个轴承的外侧,等效跨距比轴承的实际距离大。面对面配置时,窄端相对,作用线在轴承之间交叉,支撑点落在两者中间,等效跨距变小。跨距的大小直接影响轴的抗弯矩能力。
二、抗弯矩与刚性
跨距大,同样弯矩下轴的转角小,抵抗倾覆的能力强。因此悬伸较长、承受较大弯矩的轴系,多采用背对背配置,比如机床主轴前端、长轴的支撑端。跨距小,轴的转角大,抗弯矩能力弱,但结构紧凑、装配方便,面对面配置多用在跨距本来就小的短轴,或者空间受限的部位。
三、转速与发热
转速高的场合,面对面配置有一定优势。它的支撑点在轴承内侧,运转时因离心和热膨胀引起的内部载荷变化相对温和,滚道受力分配更均匀,温升控制容易一些。背对背配置在高速下,外圈滚道的接触应力偏高,对润滑和冷却的要求更严。当然这只是倾向,实际还要看具体的转速范围和润滑方式。
四、怎么看出是哪种配置
装配时容易装错,识别方法是看外圈的宽窄端。背对背配置,两轴承外圈的宽端相对,也就是两个外圈的窄端朝外;面对面配置,外圈的窄端相对。另一种方法是看轴承端面的刻字和配对标记,成对轴承出厂时在端面有统一标记,按标记同向安装就不会错。拿不准的时候对照厂家样本上的图示,按作用线走向判断。
五、装错的后果
配置装反,等效跨距改变,轴的刚性偏离设计值。表现是加工或者传动时出现异常振动,或者轴向定位精度下降。更麻烦的是预紧状态被破坏,成对轴承是按特定配置做凸出量配对的,装反之后内外圈错位,预紧量变松或者变紧,轻则温升异常,重则早期失效。所以成对件不要拆散,也不要凭感觉装。
六、选用时的取舍
选型时按顺序判断:先看悬伸长度和弯矩大小,悬伸长、弯矩大优先背对背;再看转速上限,高速且空间紧凑的可以考虑面对面;然后看装配条件和维护方式,需要经常拆换的部位选装拆方便的配置;更后核对预紧量,按转速和载荷在合适档位选。这四步走下来,配置方向基本明确,剩下的就是型号和精度。
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常见问题
问:背对背为什么抗弯矩能力强?
因为载荷作用线在轴承外侧交叉,等效支撑跨距比实际距离大,同样弯矩下轴转角更小。
问:转速高就一定选面对面吗?
不一定。还要看悬伸、载荷和润滑条件,转速只是判断因素之一。
问:现场怎么快速分辨两种配置?
看外圈宽窄端朝向,宽端相对的为背对背,窄端相对的为面对面,也可按端面配对标记安装。
问:成对轴承能拆开混装吗?
不建议。成对件按凸出量配对,拆散混装会破坏预紧状态。
问:装反了会有什么表现?
振动异常、轴向定位精度下降、温升偏高,拆检时按标记复核配置方向。
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