薄壁軸承徑向游隙的測(cè)量

喬英姿，陳 路

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 南直軸承分廠(chǎng)，黑龍江 哈爾濱 150036；2. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 鐵路軸承制造分廠(chǎng)，黑龍江哈爾濱 150036）

薄壁軸承徑向游隙的測(cè)量

喬英姿1，陳 路2

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 南直軸承分廠(chǎng)，黑龍江 哈爾濱 150036；2. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 鐵路軸承制造分廠(chǎng)，黑龍江哈爾濱 150036）

由于薄壁軸承內(nèi)、外圈的壁厚比較薄，采用加載方式測(cè)量軸承的徑向游隙時(shí)，容易導(dǎo)致被測(cè)軸承的外圈變形，影響徑向游隙的測(cè)量值。根據(jù)薄壁軸承的特點(diǎn)，介紹了無(wú)負(fù)荷測(cè)量薄壁軸承徑向游隙的方法，保證了薄壁軸承的質(zhì)量要求。

薄壁軸承；徑向游隙；負(fù)荷 ；測(cè)量

1 前言

游隙是滾動(dòng)軸承配合的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，軸承的徑向游隙由內(nèi)、外圈溝徑和鋼球選配決定。軸承的徑向游隙影響軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，如：噪聲、振動(dòng)、壽命等。游隙過(guò)小，軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)摩擦發(fā)熱，溫升高；游隙過(guò)大，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)易發(fā)生軸向或徑向竄動(dòng)，且噪音大，使軸承壽命縮短。在生產(chǎn)過(guò)程中，球軸承的徑向游隙是必檢項(xiàng)目。

2 加負(fù)荷測(cè)量軸承徑向游隙的原理

一般軸承行業(yè)檢測(cè)向心球軸承的徑向游隙，都是在X095A儀器上采用加載方式測(cè)量。測(cè)量時(shí)，將軸承的內(nèi)圈固定，在被測(cè)軸承外圈上施加一規(guī)定的測(cè)量負(fù)荷，使外圈從一個(gè)徑向極限位置移動(dòng)到相反的徑向極限位置，移動(dòng)的距離就是徑向游隙值。規(guī)定測(cè)量負(fù)荷的目的是使測(cè)量中的軸承各零件相互處于正常接觸狀態(tài)，保證獲得穩(wěn)定測(cè)值。測(cè)量時(shí)，為使被測(cè)軸承內(nèi)圈上、下受力相等，必須保證上加負(fù)荷力加上軸承外套、保持器及鋼球總重等于下加負(fù)荷力減去軸承外套、保持器及鋼球總重。如圖 1 所示為向心球軸承徑向游隙測(cè)量?jī)xX095A測(cè)量原理示意圖。

測(cè)量前，根據(jù)被測(cè)軸承內(nèi)徑尺寸大小選擇合適的可換心軸2，將可換心軸插入儀器體10的孔內(nèi)，并用緊固螺釘將可換心軸緊固在儀器體上，測(cè)量時(shí)，把被測(cè)軸承5放在可換心軸上，可換心軸內(nèi)孔帶有螺紋，將緊固螺釘3擰入可換心軸的螺紋孔中，根據(jù)被測(cè)軸承的內(nèi)外徑尺寸選擇合適的壓板4，將壓板插入緊固螺釘?shù)碾A梯軸中，然后擰緊緊固螺釘，通過(guò)壓板將被測(cè)軸承內(nèi)圈固定，通過(guò)下負(fù)荷加載壓滾1向上運(yùn)動(dòng)，使被測(cè)軸承外圈上施加了一規(guī)定的測(cè)量負(fù)荷，導(dǎo)致被測(cè)軸承外圈移向一個(gè)極限位置，再通過(guò)上負(fù)荷加載壓滾6向下運(yùn)動(dòng)，使被測(cè)軸承外圈上也施加了一定的測(cè)量負(fù)荷，導(dǎo)致被測(cè)軸承外圈從一個(gè)極限位置移向了另一個(gè)極限位置。由于測(cè)點(diǎn)7與被測(cè)軸承的外圈接觸，移動(dòng)的距離通過(guò)同軸杠桿9傳遞到測(cè)量?jī)x表8上，測(cè)量?jī)x表反映的兩次數(shù)值之差就是被測(cè)軸承的徑向游隙值。為了保證測(cè)量的徑向游隙值準(zhǔn)確，一般需在外圈徑向方向每隔120°的三個(gè)不同位置處測(cè)量三次，取三次測(cè)量結(jié)果的平均值即是該軸承的徑向游隙值。

如果測(cè)量薄壁軸承徑向游隙也像一般軸承那樣，在X095A上采用加載方式測(cè)量，很容易導(dǎo)致被測(cè)軸承的外圈變形，影響徑向游隙的測(cè)值。

圖1 X095A測(cè)量原理示意圖

3 無(wú)負(fù)荷測(cè)量軸承徑向游隙的原理

由于薄壁軸承內(nèi)、外圈的壁厚比較薄，經(jīng)過(guò)多次測(cè)量試驗(yàn)，結(jié)果證明測(cè)量此類(lèi)軸承徑向游隙時(shí)，不能在外圈上施加較大載荷力，薄壁軸承無(wú)法在X095A上采用加載方式測(cè)量徑向游隙，因此，決定采用無(wú)負(fù)荷方式測(cè)量薄壁軸承的徑向游隙。

圖 2 為X093JB徑向游隙測(cè)量?jī)x測(cè)量原理示意圖。測(cè)量前，首先要把被測(cè)軸承8清洗干凈，根據(jù)不同的軸承選不同的胎具9，將胎具緊固在旋轉(zhuǎn)軸2上，被測(cè)軸承的內(nèi)圈安裝在胎具上，并用螺母10軸向壓緊在胎具上，旋轉(zhuǎn)軸由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)可連續(xù)旋轉(zhuǎn)，被測(cè)軸承外圈通過(guò)彈性壓爪11和滾棒5被壓靠在導(dǎo)向板4上；搖動(dòng)調(diào)整導(dǎo)向扳手輪，使導(dǎo)向板朝前或朝后移動(dòng)，找到被測(cè)軸承的溝底，導(dǎo)套安裝在底座1上。為了準(zhǔn)確測(cè)出軸承的游隙值，需要給被測(cè)軸承外圈加以較輕的測(cè)量負(fù)荷，上負(fù)荷為固定負(fù)荷，即300g左右，下負(fù)荷為了平衡套圈的重量做成可調(diào)式，下負(fù)荷為被測(cè)軸承總重×2/3+300g。通過(guò)上杠桿7、下杠桿12交替給被測(cè)軸承外圈加載，這時(shí)傳感器把外圈的位移量變成電信號(hào)。該電信號(hào)再經(jīng)過(guò)交流放大、相敏檢波、直流放大，一路由瞬時(shí)值表指示出瞬時(shí)值，另一路經(jīng)積分電路求得上下交替，加負(fù)荷時(shí)將兩次測(cè)量的平均值保存，經(jīng)差值電路演算，最后由傳感器讀出被測(cè)軸承的平均游隙值。測(cè)量軸承徑向游隙時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足以下技術(shù)要求。

（1）測(cè)量球軸承時(shí)，應(yīng)使鋼球在內(nèi)、外圈的溝道中處于自由狀態(tài)。

（2）被測(cè)軸承的內(nèi)、外圈之間不應(yīng)傾斜。

（3）內(nèi)圈不得因測(cè)量載荷而產(chǎn)生徑向移動(dòng)。

（4）內(nèi)圈隨旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)盡可能是一整圈。

圖2 X093JB徑向游隙測(cè)量?jī)x測(cè)量原理示意圖

4 無(wú)負(fù)荷測(cè)量薄壁軸承徑向游隙的特點(diǎn)

（1）以往的X095A游隙測(cè)量?jī)x是靜態(tài)測(cè)量，測(cè)量負(fù)荷一般為5～15kg。X093JB徑向游隙測(cè)量?jī)x為動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，即軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量。動(dòng)態(tài)測(cè)量既可以消除摩擦誤差，同時(shí)又可以通過(guò)電路積分和差值演算直接讀出游隙平均值。為了使軸承的鋼球能處于軸承的底部位置，開(kāi)始測(cè)量前，最好開(kāi)動(dòng)電機(jī)使軸承先轉(zhuǎn)幾周，從而保證鋼球與軸承溝道的良好接觸。

（2）被測(cè)軸承采用了端面定位，安置在導(dǎo)向板上，避免了套圈的傾斜所產(chǎn)生的誤差。導(dǎo)向板和上、下滾棒是被測(cè)軸承外圈的安裝基準(zhǔn)，旋轉(zhuǎn)軸軸端和胎具是安裝被測(cè)軸承內(nèi)圈的基準(zhǔn)，因此，維護(hù)、保養(yǎng)它們的工作面是非常重要的。工作面不準(zhǔn)敲打和磕碰，測(cè)量前應(yīng)仔細(xì)清洗，用后清洗并涂以防銹油。

（3）測(cè)量負(fù)荷采用了300～500g，這時(shí)引起的接觸變形極小，可以忽略不計(jì)，因此，可以認(rèn)為該儀器的測(cè)值為無(wú)負(fù)荷游隙值，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。加測(cè)量負(fù)荷時(shí)，一定要保證在加下負(fù)荷時(shí)，上負(fù)荷完全卸掉；在加上負(fù)荷時(shí)，下負(fù)荷完全卸掉。

（4）由于被測(cè)軸承內(nèi)圈已緊固而外圈處于自由狀態(tài)，在調(diào)整上負(fù)荷杠桿和傳感器測(cè)頭的前后位置時(shí)，盡可能使它們處于軸承外圈寬度的1/2處，利用微調(diào)機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)向板，很容易直觀地找到溝底，測(cè)出真正的游隙值。

（5）該儀器采用光電同步器，保證被測(cè)軸承旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)與積分控制時(shí)間嚴(yán)格同步。儀器應(yīng)放在無(wú)強(qiáng)電、磁場(chǎng)和無(wú)強(qiáng)振動(dòng)的地方。

（6）該儀器也可用于圓柱滾子軸承、雙半內(nèi)圈角接觸球軸承等徑向游隙的測(cè)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于軸承游隙是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，游隙合格與否直接影響軸承的精度和使用壽命。在各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，只有軸承的精度提高了，才能保證機(jī)器向更高的精度及更高性?xún)r(jià)比等方向發(fā)展。采用無(wú)負(fù)荷方式測(cè)量薄壁軸承徑向游隙時(shí)，避免了外圈變形，保證了徑向游隙測(cè)值的準(zhǔn)確性，儀器測(cè)量效率高且使用方便。如在工作中發(fā)現(xiàn)測(cè)值不穩(wěn)定，可用實(shí)體樣圈進(jìn)行校準(zhǔn)。

（編輯：王立新）

圖1 砂輪凸度修整器工作原理

單點(diǎn)砂輪凸度修整器的工作原理如圖 1 所示。

將靠模架固定在修整器的上平面上，靠模尺固定在靠模架上?？磕３叩耐苟惹€(xiàn)，由旋轉(zhuǎn)緊定螺釘調(diào)整靠模尺的微量變形，調(diào)整靠模尺變形量就是我們所需要的凸度值?？磕Ｖ概c金剛筆固定在滑塊上，沿導(dǎo)軌直線(xiàn)行走即從圖中的A點(diǎn)運(yùn)行到B點(diǎn)靠模指在外力的作用下緊靠在靠模尺上走出凸度曲線(xiàn)修整。輪廓曲線(xiàn)如圖 1 所示。

根據(jù)凸度曲線(xiàn)方程確定凸度值，在緊定螺釘?shù)淖饔孟驴磕３叩淖冃诬壽E為一大圓弧如圖 2 所示：半徑R與凸度變形量e及靠模尺長(zhǎng)度L的關(guān)系為：

式中:

e ——凸度變形量/mm,

L ——靠模尺有效長(zhǎng)度/mm,

R ——圓弧半徑/mm。

在實(shí)際應(yīng)用中，靠模尺的有效長(zhǎng)度L要大于砂輪的寬度X，所以，真正反映到砂輪的凸度值ex為：

當(dāng)磨削同一型號(hào)產(chǎn)品時(shí)，砂輪的寬度X值是不變的。砂輪的直徑D將隨著磨削、修整時(shí)間的增加而變小。但是砂輪修整器會(huì)隨機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償，滿(mǎn)足工件磨削的進(jìn)給量。

由公式（2）可見(jiàn)，靠模尺的變形量e與R一定時(shí)，砂輪的凸度e隨砂輪寬度X的增大而增大，與砂輪的直徑D沒(méi)有關(guān)系。

圖2 凸度曲線(xiàn)幾何關(guān)系

4 結(jié)束語(yǔ)

將舊設(shè)備3MZ2110滾道磨床單點(diǎn)直線(xiàn)修整器進(jìn)行了改造，安裝了靠模尺裝置，通過(guò)調(diào)試，切入磨削出的滾道凸度達(dá)到了圖紙的設(shè)計(jì)要求，且節(jié)省了改造資金。

（編輯：林小江）

Measurement of radial clearance of thin wall bearing

Qiao Yingzi1, Chen Lu2
( Nanzhi Bearing Sub-factory, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China 2.Railway Bearing Manufacturing Subfactory,Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China )

Due to the thickness of the thin wall bearing inner and outer ring is thin, when measuring the bearing radial clearance using the loading way, the outer ring of the measured bearing was easily deformed, the measured values of the radial clearance were afffected. According to the characteristics of thin-wall bearing, no-load measurements method of thin-wall bearing radial clearance was introduced, the quality requirements of the thin wall bearing were ensured .

thin-wall bearing; radial clearance; load; measure

TH133.33+1

B

1672-4852（2014）01-0042-03

2013-07-30.

喬英姿（1968-），女，技師.