機床主軸軸承適當?shù)念A載荷可提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度、增加剛性、降低振動噪聲、抑制溫升和延長使用壽命。主軸軸承的預載荷分為輕、中、重三種,其值已由軸承制造廠確定,若用戶有特殊要求,可與軸承制造廠協(xié)商,專門定做。高速機床主軸軸承一般采用輕和中兩種預載,因為在通常情況下,預載荷增加,溫升也隨之增加。圖3 為同一運轉(zhuǎn)條件下軸承溫升隨載荷變化的關系曲線。圖3 表明,預載初期,隨著預載荷的增加,軸承內(nèi)部接觸狀態(tài)趨于穩(wěn)定,振動減小。當預載荷達到一定程度時,繼續(xù)增加預載荷,軸承內(nèi)部的摩擦加劇,溫升隨之升高。說明組配軸承存在最佳預載荷值。一般情況下,由于軸承為內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)、外圈固定,再加上外圈通過軸承座或箱體散發(fā)部分熱量。因此,內(nèi)圈的工作溫度高于外圈。當軸承及其環(huán)境不加以冷卻,又沒有外加熱源時,機床主軸軸承的內(nèi)外圈溫差為5～10 ℃。

  分析預載荷對軸承性能的影響,雖然預載荷過大時會使軸承摩擦發(fā)熱加劇,壽命縮短,但預載　荷大卻有利于軸承剛性增強以及臨界速度的提高,防止共振現(xiàn)象的發(fā)生。因此,在決定最佳預載荷時,應綜合考慮軸承的組配方式、工作轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)剛性及壽命等因素,反復試驗方可最終確定。圖4 為背靠背( DB ) 配置(定位預緊) 的雙聯(lián)角接觸球軸承位移- 載荷關系曲線。圖中, Fa0為預載荷, Fa 為外部軸向載荷。從右圖可知, 隨著Fa 的增加,軸承A 內(nèi)圈的軸向位移δaA逐漸加大,而軸承B 內(nèi)圈的軸向位移δaB逐漸減小,當Fa 增大到一定值(假設為Famax) 時, 則有δaB = 0。此時,軸承B 處于卸緊狀態(tài), 即軸承B 的內(nèi)外圈與鋼球處于若即若離狀態(tài),有δaA = δa0A +δa0B (1)　　若假設軸承A 和B 的結(jié)構(gòu)及其主參數(shù)完全相同,應有δa0A = δa0B (2)　將(2) 式代入(1) 式有δaA = 2δa0A (3)　根據(jù)赫茲彈性接觸理論, 點接觸球軸承在外部軸向載荷Fa 作用下的軸向變形δa 為δa = cF2/ 3a (4)式中　c 由軸承材料、類型、結(jié)構(gòu)和尺寸等決定的常量　將δaA = cF2/ 3amax及δa0A = cF2/ 3a0 代入(3) 式,得Famax = 2. 83 Fa0即卸載載荷或軸向載荷Fa 的極限值不得超過軸承預載荷的2. 83 倍。同理,可計算出其他常見組配型式軸承的卸載載荷,結(jié)果見表1。