圓錐滾子軸承著色檢驗方法的改進

劉曉明，左紅磊，陳廣勝，孟婧，劉文勝

(1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471003；2.鐵道部駐西安驗收室，西安 710000)

試驗和研究表明，圓錐滾子軸承的疲勞壽命與圓錐滾子工作面(滾動面、球基面)與內(nèi)圈工作面(滾道、擋邊)、外圈工作面(滾道)的接觸狀態(tài)密切相關(guān)。對改善接觸工作面間的接觸狀態(tài)進行了很多研究[1-3]，但滾子與套圈之間的接觸狀態(tài)仍要用科學有效的檢測方法來體現(xiàn)。實際工作中，除了嚴格控制各零件與接觸狀態(tài)相關(guān)的技術(shù)指標外(如內(nèi)、外圈滾道的圓錐角公差)，用著色法檢驗圓錐滾子與內(nèi)、外圈的接觸狀態(tài)，是常用的一種方法。著色法又稱研色法，是將一定量帶明顯顏色(一般為紅色)的油性涂料涂抹在被檢查的套圈表面，然后，采用標準零件(一般為滾子)與其接觸進行研色，研色后通過檢查受檢套圈表面的接觸痕跡，來判定接觸狀態(tài)是否滿足質(zhì)量要求。

1 傳統(tǒng)著色法存在的問題

在軸承零件加工過程中，單個零件精度符合工藝要求，并不能完全保證零件組裝后其接觸狀態(tài)處于最佳。因此，需要通過一些方法對其接觸表面的狀態(tài)進行反映。著色法是目前一種能夠較直觀反映零件接觸狀態(tài)的檢查手段。

以某型鐵路貨車軸承為例(下同)，傳統(tǒng)的著色法是在被檢表面涂抹涂料，然后用手捏住1粒標準滾子，采用適當?shù)牧Γ脴藴蕽L子的外徑面或端面研受檢表面(圖1和圖2)，通過檢查研色表面的痕跡，判定接觸狀態(tài)是否滿足質(zhì)量要求。

圖1 用1粒滾子對擋邊的著色操作

圖2 用1粒滾子對內(nèi)滾道的著色操作

該方法存在以下問題：

(1) 涂料只能涂抹在滾道或擋邊上；

(2) 僅用手捏住1粒滾子操作，很難保證滾子素線與滾道素線平行，容易出現(xiàn)滾子偏斜；

(3) 如果施力不當，會直接影響接觸狀態(tài)的真實反映；

(4) 需要經(jīng)驗豐富的人員進行檢驗操作。

2 著色法的改進

針對傳統(tǒng)著色法存在的問題，經(jīng)過分析，通過模擬圓錐滾子軸承套圈與滾子的接觸狀態(tài)，進行改進。

2.1 初步改進

采用3粒標準滾子和套圈進行檢查，以更加真實地反映滾子與套圈的接觸狀態(tài)。具體操作方法為：在3粒標準滾子外徑面上均勻涂抹涂料，內(nèi)圈寬面朝下水平放置在工作臺上，將3粒標準滾子大端朝下均布在內(nèi)圈滾道上(圖3)；再裝上外圈，外圈壓在滾子上，并施加一定的軸向載荷，旋轉(zhuǎn)外圈使標準滾子與套圈表面接觸并相對轉(zhuǎn)動，在內(nèi)滾道上研出接觸痕跡(圖4)。旋轉(zhuǎn)時需注意，不能使后1粒滾子通過上粒滾子研過的痕跡。3粒標準滾子解決了用手捏住1粒滾子容易產(chǎn)生偏斜和用力不均勻的現(xiàn)象。

圖3 安放3粒滾子的操作

圖4 安裝外圈進行旋轉(zhuǎn)研色

試用一段時間后發(fā)現(xiàn)，改進后的方法仍存在以下問題：

(1)將3粒標準滾子放入內(nèi)外圈的過程，需要1人手持固定3粒標準滾子，另1人安裝外圈進行旋轉(zhuǎn)研色。雖然相對1粒滾子著色法提高了準確度，但增加了勞動力，生產(chǎn)效率低。

(2)滾子不能完全均勻地呈120°分布，旋轉(zhuǎn)著色時出現(xiàn)滾子通過上粒滾子研過的痕跡或著色痕跡達不到整個圓周。

(3)缺少對滾子的引導，與實際情況不符。

2.2 最終改進

采用3粒標準滾子、保持架和套圈組合進行檢驗。把保持架小端朝下放在工作臺上，將已涂抹的3粒標準滾子大端朝下均布在保持架上(圖5)，內(nèi)圈小端朝下放入保持架內(nèi)，組成簡單的內(nèi)組件，然后反轉(zhuǎn)內(nèi)組件，安裝外圈壓在滾子上，施加一定的軸向載荷進行研色(圖6)。

圖5 內(nèi)組件安裝

圖6 安裝外圈進行旋轉(zhuǎn)研色

整個操作過程1人即可完成，工作效率高，且滾子在滾道間轉(zhuǎn)動時，受到保持架的引導，能更加真實地反映滾子與滾道的接觸狀態(tài)。

3 結(jié)束語

通過對圓錐滾子軸承著色操作方法的分析，對著色檢驗方法逐步進行了改進。最終改進后的著色法能真實有效地反映出軸承零件的接觸狀態(tài)，實踐證明，該方法操作簡便，提高了對圓錐滾子軸承零件表面接觸狀態(tài)的檢驗能力。