角接觸球軸承裝配工藝改進(jìn)

李秋萍，梁培棟，張偉，馬瑩

(1.中鋁洛陽銅業(yè)有限公司，河南 洛陽 471039；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150001；3.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

1 傳統(tǒng)裝配方法存在的問題

角接觸球軸承傳統(tǒng)裝配合套方法是將分選好的軸承外圈經(jīng)加熱膨脹后迅速與分選好的內(nèi)圈及保持架組件配套再進(jìn)行填球合套，為提高工作效率，多在鋼球上涂抹凡士林，以保證鋼球黏附在保持架的兜孔處不動(dòng)。凡士林是一種油脂狀的石油產(chǎn)品，極易附著異物且難于清洗干凈，而清潔度直接影響成品軸承的振動(dòng)和壽命。為保證軸承的清潔度需要多次清洗軸承，造成生產(chǎn)成本的增加。另外，傳統(tǒng)裝配方法的填球過程耗時(shí)較長(zhǎng)，且使加熱后的外圈迅速冷卻，不能有效利用其脹大量進(jìn)行合套，造成裝配中溝道和鋼球表面破壞。傳統(tǒng)裝配方法使嚴(yán)格按工藝標(biāo)準(zhǔn)加工的軸承零件，在裝配過程中產(chǎn)生表面缺陷，在一定程度上影響了產(chǎn)品質(zhì)量。

2 裝配工藝分析

2.1 脹大量

根據(jù)軸承型號(hào)不同，外圈需加熱2～3 min，溫度達(dá)到90 ℃左右時(shí)能夠獲得最佳脹大量。如果保溫效果理想，最佳脹大量將不隨加熱時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)而增加。

2.2 合套

軸承是否處于最佳熱裝配狀態(tài)的3個(gè)決定因素為：(1)軸承的徑向游隙；(2)溝道鎖口的高低；(3)外圈加熱脹大量的理想狀態(tài)及有效利用程度。

徑向游隙與脹大量之和接近或等于2倍的鎖口尺寸時(shí)，為熱裝配的最佳狀態(tài)。此時(shí)將內(nèi)組件自動(dòng)裝入或手動(dòng)輕輕按入外圈，完成裝配合套，不會(huì)造成溝道和鋼球表面劃傷，但要獲得此最佳狀態(tài)，需要快速合套才能實(shí)現(xiàn)。

3 裝配工藝改進(jìn)

為使填球工序能在外圈還沒有冷卻的情況下迅速完成，采用改進(jìn)設(shè)計(jì)的合套裝置進(jìn)行裝配，其避免了使用凡士林，能夠?qū)⒓訜嵬馊εc事先填好球的內(nèi)組件快速合套，裝配精度更高。下文主要對(duì)70系列(外圈帶斜坡的角接觸球軸承)和B70系列(內(nèi)圈帶斜坡的角接觸球軸承)合套裝置進(jìn)行介紹。

3.1 70系列合套裝置

合套裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，其工作原理為：內(nèi)圈和保持架放入心軸軸頸處；取工藝規(guī)定數(shù)量的鋼球放入支承中的溝槽內(nèi)，鋼球依靠重力進(jìn)入保持架兜孔，與內(nèi)圈組成內(nèi)組件；將加熱過的外圈置入支承中，用手按壓外圈使外圈與支承一起向下移動(dòng)，合套完成后依靠彈簧的彈力將軸承彈出。

1—底座；2—彈簧；3—支承；4—擋環(huán)；5—隔套

合套裝置心軸軸頸處設(shè)計(jì)的小臺(tái)階用于放置內(nèi)圈和保持架，并托住鋼球使其不從保持架兜孔中掉出；隔套由聚四氟乙烯制成，套入軸頸以減小軸頸與內(nèi)圈的摩擦；擋環(huán)與支承外圓為過盈配合，以防止鋼球掉落。

合套裝置支承結(jié)構(gòu)如圖2所示，支承設(shè)計(jì)采用傾斜角度為20°的斜面，并在斜面上加工出與待合套軸承鋼球數(shù)量相同的溝槽，鋼球依靠自身重力沿斜面準(zhǔn)確迅速進(jìn)入保持架兜孔中。

圖2 支承結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 B70系列合套裝置

合套裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，其工作原理為：將加熱后的外圈和保持架放入環(huán)套的臺(tái)階處；取工藝規(guī)定數(shù)量的鋼球放入心軸的溝槽中，鋼球沿斜面進(jìn)入保持架兜孔，與外圈組成外組件；再將內(nèi)圈置入心軸軸頸處，用手按壓內(nèi)圈使內(nèi)圈與心軸一起向下移動(dòng)，合套完成后依靠彈簧的彈力將軸承彈出。

1—心軸；2—環(huán)套；3，4—支座；5—浮動(dòng)支承；6—彈簧

合套裝置支承上設(shè)計(jì)有小臺(tái)階用以放置外圈和保持架；支座與環(huán)套為過盈配合，為防止彈簧彈力過大而使環(huán)套斷裂，支座采用軸承鋼制造，以加強(qiáng)環(huán)套的強(qiáng)度；環(huán)套由聚酰胺(尼龍)制成，起保溫作用，降低軸承外圈冷卻速度。

設(shè)計(jì)的合套裝置心軸結(jié)構(gòu)如圖4所示，心軸設(shè)計(jì)有12°傾角的斜面，并開有與鋼球相應(yīng)數(shù)量的溝槽。

圖4 心軸結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 2種合套裝置的特點(diǎn)

(1)合套裝置的底座、支柱、支承及擋環(huán)均采用鋁合金材料，質(zhì)量輕、材質(zhì)軟、不易銹蝕，易于搬裝存放、不易劃傷鋼球表面；

(2)隔套為低導(dǎo)熱、非金屬材料，易于連續(xù)工作，提高工作效率；

(3)選擇彈力合適的彈簧且隔套與內(nèi)圈的配合面為間隙配合，軸承容易彈出支柱上端面，方便拿取軸承。

4 結(jié)束語

改進(jìn)設(shè)計(jì)的角接觸球軸承裝配合套裝置經(jīng)過實(shí)際使用，具有方便、快捷的特點(diǎn)。合套時(shí)不再使用凡士林，提高了合套速度和裝配精度，從而提高了軸承的旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命，降低了軸承的振動(dòng)和噪聲。目前的合套裝置仍需要手動(dòng)操作，在后續(xù)階段將會(huì)對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，將機(jī)械與電氣裝置結(jié)合使用，使該裝置完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，滿足批量生產(chǎn)的要求，最大限度提高合套效率。