特大型推力軸承磨損量檢測裝置研究

康延輝， 時(shí)可可，孟艷艷

（1. 洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2 . 航空精密軸承國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽 471039）

特大型推力軸承磨損量檢測裝置研究

康延輝1,2， 時(shí)可可1,2，孟艷艷1,2

（1. 洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2 . 航空精密軸承國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽 471039）

針對特大型推力軸承使用過程中磨損量檢測的難題，研究出一種測量裝置，該裝置利用安裝于軸承座圈外徑面上的指針和安裝于軸承軸圈外徑面上的標(biāo)尺，通過定期記錄指針在標(biāo)尺上的指示位置，實(shí)現(xiàn)特大型推力軸承使用過程中磨損量的檢測，達(dá)到動(dòng)態(tài)監(jiān)控的目的。

特大型推力軸承；磨損量；指針；標(biāo)尺；測量

1 前言

推力軸承是一種能夠同時(shí)承受較大的軸向負(fù)荷、徑向負(fù)荷和傾覆力矩等綜合載荷，集支承、旋轉(zhuǎn)、傳動(dòng)、固定等多種功能于一身的特殊結(jié)構(gòu)的軸承，尤其是外徑D≥2 000mm的特大型推力軸承。此類軸承由于可以滿足各類主機(jī)在各種不同工況條件下工作需求，廣泛應(yīng)用于重型機(jī)械行業(yè)。

對于推力軸承，其工作環(huán)境一般為開放環(huán)境，工況條件比較惡劣，在工作過程中，不僅要承受重載荷，還會(huì)受到雜質(zhì)進(jìn)入、潤滑不足等影響，使得軸承滾道在使用過程中會(huì)產(chǎn)生一定的磨損。特別是在其使用過程的中后期，這種磨損會(huì)更加明顯，對軸承的旋轉(zhuǎn)精度如游隙、徑向跳動(dòng)、軸向跳動(dòng)等精度指標(biāo)產(chǎn)生很大的影響，使得軸承性能逐步退化[1]。鑒于此，為了使軸承旋轉(zhuǎn)精度得到保證，就要對推力軸承使用過程中的磨損進(jìn)行檢測或?qū)崟r(shí)監(jiān)控，進(jìn)而確保主機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作性能。

隨著特大型推力軸承在主機(jī)使用場合的要求愈加嚴(yán)格，磨損引起特大型推力軸承的失效也越來越受重視。目前，針對軸承磨損的研究主要集中于滾動(dòng)軸承磨損理論分析與數(shù)值仿真[2-4]、微動(dòng)磨損的試驗(yàn)分析[5-7]以及關(guān)節(jié)軸承磨損失效分析[8-10]等，但是這些研究都是針對中小型軸承磨損的研究；而針對特大型推力軸承的宏觀磨損量檢測技術(shù)還未提出相關(guān)檢測方法。因此，本文提出一種關(guān)于特大型推力軸承使用過程中宏觀磨損量的檢測方法，并設(shè)計(jì)了一套檢測裝置，以實(shí)現(xiàn)對特大型推力軸承宏觀磨損量的實(shí)時(shí)檢測，從而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承使用性能的異常狀態(tài)，避免不必要的相關(guān)損失及生產(chǎn)安全隱患。

2 特大型推力軸承磨損量檢測裝置

通過對特大型推力軸承磨損量檢測技術(shù)難題進(jìn)行分析和研究，提出一種磨損量檢測方法，即通過定期讀取安裝在軸圈上的指針對應(yīng)于均布在軸承座圈上標(biāo)尺的刻度值，計(jì)算出一段時(shí)間內(nèi)軸承的磨損量?；诖藱z測方法，初步設(shè)計(jì)了一種特大型推力軸承磨損量檢測裝置。該檢測裝置由指針組件和標(biāo)尺組件兩部分組成，指針組件由指針和指針底座構(gòu)成，標(biāo)尺組件由標(biāo)尺和標(biāo)尺底座構(gòu)成。指針底座安裝在特大型軸承軸圈的外徑面上，指針安裝在指針底座的外側(cè)。標(biāo)尺底座安裝在特大型軸承座圈的外徑面上，標(biāo)尺安裝在標(biāo)尺底座的外側(cè)，并且標(biāo)尺組件為四套，沿座圈外徑面圓周均布，通過與指針的配合使用讀取軸圈相對座圈軸向位置的變化值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)特大型推力軸承磨損量的檢測。

檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示。

圖1 磨損量檢測裝置示意圖

指針、指針底座和標(biāo)尺結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2、圖 3 和圖 4 所示，其中指針組件為一套，由指針（見圖 2）和指針底座（見圖 3）構(gòu)成，指針和指針底座通過內(nèi)六角螺釘組合固定安裝在軸圈的外徑面上。標(biāo)尺組件為四套，由標(biāo)尺（見圖 4）和標(biāo)尺底座構(gòu)成，其中標(biāo)尺底座與指針底座結(jié)構(gòu)相似，二者只是高度不同；標(biāo)尺和標(biāo)尺底座通過內(nèi)六角螺釘均布安裝于座圈的外徑面上，并將標(biāo)尺組件分別標(biāo)記為 1 號、2 號、3 號、4 號。標(biāo)尺精度為mm，最小分辨率為0.2mm。

圖2 指針

圖3 指針底座

圖4 標(biāo)尺

指針組件和標(biāo)尺組件安裝前需在軸承相應(yīng)位置上加工螺紋孔（在淬火前加工），所加工的螺紋孔很小，能固定指針組件和標(biāo)尺組件即可。該檢測裝置適用于外徑D≥2 000mm的特大型推力軸承，對于安裝固定指針和標(biāo)尺組件用的螺紋孔不影響所用軸承的旋轉(zhuǎn)精度及其使用性能。

3 特大型轉(zhuǎn)盤軸承磨損量的檢測

對推力軸承磨損量進(jìn)行檢測時(shí)，要在軸承安裝后使用前進(jìn)行首次測量，并將測量值作為后續(xù)重復(fù)測量的基準(zhǔn)值。具體檢測方法為：旋轉(zhuǎn)設(shè)備，使指針與1號標(biāo)尺對齊，記錄指針針尖在標(biāo)尺上對應(yīng)的數(shù)值S1，旋轉(zhuǎn)設(shè)備將指針移至下一個(gè)標(biāo)尺位置，重復(fù)以上測量過程，并記錄指針針尖在 2 號標(biāo)尺、3 號標(biāo)尺、4 號標(biāo)尺對應(yīng)數(shù)值 S2、S3、S4，完成測量推力軸承軸圈相對座圈磨損前軸向位置的初始值 S0，則相對初始值 S0為：

S0=（S1+S2+S3+S4） /4

根據(jù)軸承使用工作情況，間隔一段時(shí)間（或不定期）按上述測量步驟對軸圈相對座圈的位置進(jìn)行檢測，并記錄檢測數(shù)值S1′、S2′、S3′、S4′，得出相應(yīng)軸圈相對座圈軸向位置測量值S0′，則S0＇為：

S0′= （S1′+S2′+S3′+S4′） /4

由此可得該檢測時(shí)間的推力軸承軸圈相對座圈軸向位置的變化量△S為：

則推力軸承經(jīng)過一定時(shí)間使用后產(chǎn)生的磨損量為△S＇，則：

上述檢測方法為實(shí)現(xiàn)特大型推力軸承磨損量的測量和實(shí)時(shí)監(jiān)控奠定了理論基礎(chǔ)；檢測裝置為磨損量的檢測提供了可靠的檢測手段。

4 結(jié)束語

本文研究設(shè)計(jì)的特大型推力軸承磨損量檢測裝置，通過指針與標(biāo)尺的配合測量裝配高度的變化量得到推力軸承使用過程的磨損量，解決了現(xiàn)有特大型推力軸承磨損量檢測的技術(shù)難題，且本檢測裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)果準(zhǔn)確、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)推力軸承磨損量的檢測，且能對推力軸承磨損量實(shí)時(shí)檢測，達(dá)到動(dòng)態(tài)監(jiān)控，適合特大型推力軸承磨損量有要求的場合。該裝置處于理論設(shè)計(jì)的模型階段，尚未應(yīng)用，一些具體尺寸沒有給出。待到具體使用時(shí)再根據(jù)用戶的要求及使用中的具體情況，來確定相關(guān)的具體尺寸。

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（編輯：鐘 媛）

Study on wear quantity testing device for extra-large size thrust bearing

Kang Yanhui1,2, Shi Keke1,2, Meng Yanyan1,2

( 1. Luoyang LYC Bearing Co., Ltd., Luoyang 471039, China; 2. State Key Laboratory of Aerospace Precision Bearing, Luoyang 471039, China )

For the difficult problem of wear quantity testing existed in the usage of the extra-large size thrust bearing, a kind of measuring device is studied, by using the indicator installed on the outer-diameter surface of the bearing race and the rulers located at the outer-diameter surface of the bearing shaft washer, and regular record the indicating position of the indicator on the rulers, wear quantity testing of the extra-large size thrust bearing can been realized to achieve the purpose of the dynamic monitoring.

extra-large size thrust bearing; wear quantity; indicator; ruler; testing

TH133.33

B

1672-4852（2016）04-0033-03

2016-08-08.

康延輝（1970-），男，高級工程師.