[发明专利]设置轴承预载荷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过选择适当的垫片在轴承装置中设置所需的轴向预载荷的方法。

背景技术

轴承预载荷是滚动元件和轴承圈之间作用的力，其并非由外部载荷引起。预载荷也可以被认为是负的内部间隙，并且可以被应用于增加刚度、增强运转精度、降低噪音水平、以及提高使用寿命。在被设计成用于传递轴向和径向载荷的轴承类型中，诸如，圆锥滚子轴承，轴向预载荷被施加。足够的预载荷是重要的，用于确保载荷均匀地分布在滚子之间。另一方面，过度的预载荷将导致摩擦和磨损，从而缩短轴承的寿命。

例如，在双排圆锥滚子轴承装置中设置轴向预载荷的常用方法是使用间隔元件或垫片。一个或多个特定厚度的垫片用于设置所需的预载荷，但是由于轴承、轴以及壳体的制造公差，相同厚度的垫片在相同的轴承装置中并不总是产生相同的预载荷。垫片设置特定间隙，轴承圈中的一个相对于另一个在该特定间隙上轴向移动，但该间隙的大小并不精确的知道。因此，通常在轴承装置被组装之后，测定预载荷，并且如果需要的话，使用不同厚度的垫片。

在美国专利文件US 5115558中公开了一种用于确定垫片厚度的设备，该垫片厚度用于将轴承定位在轴上，该轴位于形成于外壳的凹部。预定厚度的装置板位于两个半外壳的凸缘之间。轴向力测量单元被安装在轴承上并且两个半外壳用预定载荷夹紧在一起。操作期间，在轴上，由外壳的夹紧作用产生的轴向力被测量，并且与通过计算机的预定、所需的轴向力相关。对于单个轴，垫片的最佳厚度是从提供给计算机的数据计算出来的。

这仍有改进的余地。

发明内容

本发明涉及一种在轴承装置中设置所需的轴向预载荷F_P的方法，如权利要求1所限定。明确地，本发明的方法基于选择垫片，在由诸如放松螺母的夹紧元件施加的预定轴向力时，该垫片将产生所需的预载荷。该方法包括以下步骤：

(a)安装具有已知厚度t的参考垫片，并且通过施加预定的轴向力F_A，使用该垫片预加载轴承装置；

(b)测量轴承装置的实际预载荷F_actual；以及

(c)构建分析模型，当轴承装置包括多个不同的垫片时，分析模型限定轴承预载荷与轴承装置上施加的轴向力之间的相互关系。根据垫片与轴承装置的可轴向移动的轴承圈之间的初始轴向间隙δ₁、δ₂、δ₃……δ_i，并且根据在间隙变为零时的一定的夹紧力F_C1、F_C2、F_C3……F_Ci，多个垫片中的每个垫片被限定。

从而，分析模型可以用于辨别参考垫片，作为从多个垫片中辨别的垫片，其在预定轴向力F_A时产生所测量的预载荷F_actual。因此，由参考垫片产生的初始轴向间隙δ_ref是已知的。分析模型还用于从多个垫片中辨别目标垫片，其会在预定轴向力F_A时产生所需的预载荷F_P。从而，由目标垫片δ_target产生的初始轴向间隙也是已知的。

所需的轴向预载荷F_P是通过用具有t+(δ_target-δ_ref)厚度的垫片替代参考垫片并且通过在轴承装置上施加预定的轴向力F_A来设置的。

测量轴承预载荷的任何已知方法可以用于确定F_actual。在本发明的一个优选实施例中，测量预载荷的步骤包括测量表示轴承装置刚度的参数值σ_actual。如本领域技术人员所知，直接的关系存在于轴承预载荷与轴承刚度之间。适当地，随后，分析模型限定所测量的参数与轴承预载荷之间的相互关系，并且进一步限定所测量的参数与对多个垫片所施加的轴向力之间的相互关系。因此，分析模型用于从所测量的参数值σ_actual中确定实际轴承预载荷F_actual，并且还用于确定对应于所需预载荷F_P的所测量参数的目标值σ_target。随后，用于初始轴向间隙δ_target的目标值通过辨别目标垫片来获得，如从多个垫片中辨别的垫片，其在预定轴向力F_A时产生目标参数值σ_target。