在高端机械装备、精密传动系统及高动态负载场景中，INA（舍弗勒旗下知名轴承品牌）进口精密滚针复合轴承凭借其高径向承载能力、紧凑结构及高旋转精度，成为解决空间受限与高负荷矛盾的核心部件。然而，这类轴承在实际应用中常以“组合形式”出现（如双列滚针轴承+角接触球轴承的组合、滚针轴承与推力轴承的集成等），其性能的充分发挥不仅依赖于轴承本身的精度，更与组合后的固定方式设计密切相关——错误的固定方式可能导致轴承异常磨损、预紧力失效甚至系统失效。本文将围绕INA精密滚针复合轴承组合时的固定方式，从核心原则、常见类型、关键参数控制及典型场景实践展开系统性分析。
一、为什么固定方式是滚针复合轴承组合的“成败关键”？
滚针复合轴承组合通常用于同时承受径向载荷、轴向载荷或复合载荷的场景（如汽车转向系统中的中间支座、工业机器人关节减速器、精密机床主轴单元等）。其组合形式可能是：
同类型多列滚针轴承（如双列滚针轴承组合，提升径向承载冗余性）；
滚针轴承与其他类型轴承搭配（如滚针轴承+角接触球轴承组合，兼顾径向与轴向载荷；滚针轴承+推力轴承组合，分离径向与轴向受力路径）。
无论哪种组合，固定方式的合理性直接影响以下核心性能：
1.载荷分布均匀性：固定不当会导致载荷集中于单个轴承或局部区域，加速滚动体与滚道的疲劳损伤；
2.预紧力稳定性：许多精密组合需通过预紧（如双列滚针轴承的轻预紧）优化刚性，固定松动会导致预紧力衰减；
3.轴向/径向定位精度：精密设备（如光学加工机床）要求轴承组合的轴向窜动量≤0.005mm，固定方式需严格限制位移；
4.热膨胀补偿能力：工作温度变化时，轴/壳体的热膨胀若被固定结构完全约束，可能引发额外应力。
因此，INA技术手册中明确强调：“滚针复合轴承组合的设计，必须将固定方式作为与轴承选型同等重要的环节”。
二、滚针复合轴承组合的常见固定方式及适用场景
针对不同载荷类型、精度需求及运动状态，INA推荐的固定方式可分为以下几类，并需结合具体组合形式选择：
（一）两端固定（全约束）——适用于短轴且载荷稳定的场景
原理：轴的两端均通过轴承座固定（通常一端为“固定端”，另一端为“游动端”的简化版），限制轴的轴向和径向自由度。
适用场景：短轴（长度与直径比L/D＜2）、低速（转速＜1000rpm）、载荷方向固定的工况（如小型减速器的输入轴）。
对滚针复合轴承的要求：组合中至少包含一个能承受轴向载荷的轴承（如滚针推力复合轴承），且两轴承需预留热膨胀间隙（通常为0.1~0.3mm）。
INA技术提示：若组合为双列滚针径向轴承，两端固定可能导致热膨胀卡死，需谨慎评估温升（一般要求环境温度≤80℃）。
（二）一端固定+一端游动（推荐主流方案）——平衡刚性与热补偿
原理：一端轴承（固定端）完全约束轴向和径向位移（通过紧定套+锁紧螺母或轴承座止口定位），另一端轴承（游动端）仅限制径向载荷，允许轴向自由滑动（如采用内圈或外圈无挡边的滚针轴承+衬套结构）。
适用场景：中长轴（L/D≥2）、中高速（转速1000~5000rpm）、存在轴向热膨胀或载荷方向变化的工况（如机床主轴、输送带驱动轴）。
对滚针复合轴承的要求：
固定端：通常选择高刚性轴承（如带保持架的精密滚针轴承+角接触球轴承组合），通过过盈配合（轴公差h6~k5，座孔公差H7）固定；
游动端：选用内圈或外圈可轴向滑动的滚针轴承（如冲压外圈滚针轴承+铜套衬垫），或通过间隙配合（轴公差H7/g6，座孔公差H7）实现微位移补偿。
INA典型案例：在某汽车转向机中间支座的滚针+角接触轴承组合中，固定端采用双列滚针轴承预紧，游动端使用带尼龙保持架的滚针轴承，允许轴向伸缩±0.15mm，成功解决了冬季低温启动时的卡滞问题。
（三）单侧固定（悬臂式）——特殊结构下的简化方案
原理：仅一端轴承固定（通常为靠近负载侧的轴承），另一端完全不约束（或仅通过弹性挡圈限位），适用于空间极度受限或单向载荷主导的场景。
适用场景：微型电机输出轴、家电齿轮箱的输入端等短悬臂结构（悬臂长度≤轴径的3倍）。
风险点：若固定端预紧力不足或游动端无限位，可能导致轴承歪斜（倾斜角＞0.003rad即会显著增加摩擦损耗）。
INA建议：单侧固定时需严格控制轴的同心度（径向跳动≤0.01mm），并优先选用自调心能力的滚针轴承（如带球面外圈的冲压滚针轴承）。
三、固定方式设计中的关键参数控制
无论选择哪种固定方案，均需重点关注以下参数，以确保INA滚针复合轴承组合的长期可靠性：
1. 配合公差与过盈量
轴与内圈：精密滚针轴承通常要求过渡配合或轻过盈配合（轴公差h5~k5，过盈量0~0.01mm），过盈过大易导致内圈变形（滚针倾斜），过盈不足则引发轴向窜动。
座孔与外圈：一般采用间隙配合（座孔公差H7，间隙0~0.02mm），便于拆卸；若需固定外圈（如承受轴向载荷），可采用过渡配合（座孔公差K7）。
2. 预紧力与轴向定位
对需要预紧的组合（如双列滚针轴承），固定端需通过锁紧螺母或隔圈精确控制预紧量（INA推荐值通常为0.01~0.03mm的轴向压缩量），并通过扭矩扳手校验锁紧力（例如M8锁紧螺母的扭矩范围为15~25N·m）。
轴向定位元件（如轴肩、锁紧垫片、弹性挡圈）需确保定位面垂直度≤0.002mm，避免轴承倾斜。
3. 游动端的滑动阻力控制
游动端若采用衬套结构（如铜套或工程塑料套），需选择低摩擦材料（如青铜或POM），并保证表面粗糙度Ra≤0.8μm；
若为间隙配合游动，需定期检查轴/孔的磨损量（磨损超过0.03mm需修复或更换）。
4. 密封与润滑协同
固定方式需为密封结构留出空间（如组合轴承外侧加装迷宫环或接触式橡胶密封圈），防止污染物进入导致滚针卡滞；
润滑脂的选择需匹配固定方式的热特性（例如高温环境下固定端采用耐温200℃的聚脲基脂，游动端选用低粘度锂基脂以减少滑动阻力）。
四、典型应用场景案例解析
案例1：精密数控机床主轴的滚针+角接触轴承组合
需求：主轴需同时承受切削径向力（≤5kN）和轴向进给力（≤2kN），转速8000rpm，定位精度≤0.001mm。
解决方案：采用“双列精密滚针轴承（固定端）+ 双向角接触球轴承（预紧）”的组合，固定端通过轴肩+锁紧螺母轴向定位（过盈量0.008mm），游动端使用带润滑油槽的铜套衬垫（允许轴向伸缩±0.1mm）。INA技术团队通过有限元分析优化了轴承间距，最终实现径向跳动≤0.002mm，寿命超20000小时。
案例2：汽车电动助力转向系统（EPS）中间支座
需求：承受转向时的脉冲轴向载荷（峰值≤1.5kN），低温环境（-40℃~80℃），要求低摩擦扭矩（≤0.5N·m）。
解决方案：采用“冲压外圈滚针轴承（径向承载）+ 单列角接触滚针轴承（轴向承载）”的组合，固定端通过螺栓压板轴向限位（配合波形弹簧提供预紧力），游动端采用无挡边滚针轴承+尼龙衬套（轴向自由滑动）。INA通过调整固定螺栓的预紧扭矩（分阶段拧紧至45N·m），避免了低温收缩导致的卡滞问题。
总结：INA滚针复合轴承组合固定方式的“三要原则”
INA技术专家总结指出，滚针复合轴承组合的固定方式设计需遵循“三要原则”：
1.要匹配载荷路径：根据径向/轴向载荷的占比及方向，选择能均衡分担力的固定结构（如轴向载荷大时优先强化固定端的轴向定位）；
2.要预留热补偿：中长轴或高温环境下，必须通过游动端或间隙配合释放热膨胀应力；
3.要精准控制细节：从配合公差到预紧扭矩，从密封设计到润滑选型，每个参数均需基于INA提供的《精密轴承安装指南》严格校核。
对于终端用户而言，若涉及复杂组合或特殊工况（如高速重载、强冲击），建议直接联系INA工程师进行定制化方案设计——毕竟，精密轴承的“精密”二字，最终体现在每一个固定细节的严谨性上。
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