雙溝軸承心軸溝心距測量方法

張敏勇

(無錫宏大紡織機械專件有限公司，江蘇 無錫　214062)

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雙溝軸承心軸溝心距測量方法

張敏勇

(無錫宏大紡織機械專件有限公司，江蘇 無錫214062)

摘要：為了提高雙溝軸承心軸上溝心距的檢測精度，并方便操作，介紹常用的雙溝軸承溝心距絕對測量法和相對比較測量法；根據(jù)制定的檢測方案并按類比原則用W023型軸承檢查儀改裝的測量裝置進行驗證。結(jié)果表明，該測量裝置既做到設(shè)計簡單，又降低制造成本且結(jié)構(gòu)合理、量值穩(wěn)定；其應(yīng)用只需根據(jù)不同雙溝心軸溝曲率尺寸配備相應(yīng)固定測頭和活動測頭，且易于裝配、調(diào)整。

關(guān)鍵詞：雙溝軸承；心軸；溝心距；測量裝置；W023型軸承檢查儀；測頭

雙溝軸承溝心距，即指其心軸兩溝道的中心距，是其重要的精度指標(biāo)，對雙溝軸承的裝配成套和動態(tài)性能有重要的影響[1]。在生產(chǎn)過程中，由于現(xiàn)有工序間所用檢測工具功能的局限性，使溝心距的檢測時常存在爭議。

1檢測方案的確定

一般采用絕對測量法和相對比較測量法檢測溝心距[1-2]，絕對測量法是采用高精度輪廓度儀等精密檢測設(shè)備對心軸溝心距進行絕對測量，常用于計量室中精密測量；而相對比較測量法是先采用心軸溝心距標(biāo)準(zhǔn)件校準(zhǔn)量具指示表零位，之后測出心軸相對于標(biāo)準(zhǔn)件的偏差值，再計算得出心軸溝心距的實際尺寸，這種方法常常用在生產(chǎn)現(xiàn)場，作為工序間尺寸測量的方法，一般需要有專用檢測量具配合使用。

目前，軸承心軸溝心距的測量基準(zhǔn)一般采用心軸外圓和端面，分別測量出兩溝位尺寸，從而間接控制溝心距；但是，由于心軸端面對外圓圓跳動和總長尺寸的影響，此法時常存在爭議，也影響成套裝配。因此，根據(jù)被測心軸的特點和溝心距的公差要求，按類比原則把測量基準(zhǔn)選擇為定位心軸外圓和任一溝道的方案，配套通用軸承專用測量儀，并對W023型軸承檢查儀進行改裝，以滿足測量要求精度。

2測量儀結(jié)構(gòu)和檢測工具的設(shè)計

測量基準(zhǔn)選擇定位心軸外圓和任一溝道的方案，其原理[4]如圖2所示。

測量應(yīng)以心軸外圓為基準(zhǔn)支承在V型塊上，以固定測頭為基準(zhǔn)支承在右邊的溝道上，從而限制心軸的4個自由度，用活動測頭測量心軸左邊溝道溝心距，旋轉(zhuǎn)心軸測量兩溝平行度。其中，固定測頭連接在V型座上，并沿V型座的長導(dǎo)向槽移動，以調(diào)整固定測頭左右位置；而活動測頭連接測值傳遞杠桿一端，杠桿通過回轉(zhuǎn)銷軸固定在測量座上，測量指示表頂在杠桿的另一端，測量指示表和回轉(zhuǎn)銷軸之間有拉簧產(chǎn)生測量力，并由限位螺釘控制杠桿擺動的極限位置，杠桿比值取1∶1，這樣換算比較方便。

設(shè)計測量平臺后，在其上設(shè)置固定測頭和活動測頭，使測頭中心正對心軸軸線；固定測頭沿心軸作軸向移動，以便調(diào)整與活動測頭的距離，使其滿足溝心距測量所需距離；活動測頭和指示表測點位置與回轉(zhuǎn)銷軸的距離相等，即杠桿比為1∶1；杠桿的擺動范圍由限位螺釘調(diào)節(jié)，測量力由拉簧產(chǎn)生；這樣將待測心軸外圓支承在支承釘上,一條溝道支承在固定測頭上，活動測頭則放于另一條溝道內(nèi),輕輕旋轉(zhuǎn)心軸即可進行溝心距和兩溝平行度的測量。

根據(jù)上述測量原理，按類比原則將W023型軸承檢查儀改裝后作為心軸溝心距測量裝置，如圖3所示[5]。拆下W023型軸承檢查儀面板，新設(shè)計5個零件重新組裝定位機構(gòu)。其中，V型面板作為測量平臺固定在W023型軸承檢查儀底座上，測量指示表固定在其表座上，V型底座固定在V型面板上，其余零件固定在V型底座上，活動測頭裝于傳遞杠桿上。操作方法：調(diào)節(jié)改裝裝置的限位螺釘使活動測頭平行于固定測頭；調(diào)整固定測頭(相對于心軸軸向)位置，使其與活動測頭間距約等于溝心距；調(diào)整固定支承和外圓支承釘(相對于心軸徑向)位置，使心軸軸線與W023型軸承檢查儀的基座端面平行，用溝心距標(biāo)準(zhǔn)件校準(zhǔn)量具儀表零位后測量溝心距，將測量值與標(biāo)準(zhǔn)件進行比較，判定心軸溝心距是否合格，無需再進行尺寸計算。在實際使用中，為保證溝心距，以及減小測量誤差，可適當(dāng)縮小溝心距公差。

3測量儀器誤差分析及其影響因素

因W023型軸承檢查儀的基座和測量架未變動，所以改裝后的檢測裝置精度未降低；而以心軸外圓和任一溝道為基準(zhǔn)測量溝心距，與原來以心軸端面和外圓定位測量溝位的方式相比，整套檢測裝置的定位誤差影響也不大。實際上，影響測量精度的主要因素是原W023型軸承檢查儀的測頭傳遞杠桿[5]，見圖4和圖5。

由圖5所示誤差關(guān)系可得：

(1)

式中：

L1，L2——杠桿兩臂長度/mm；

Δ1——實際值與理論值W理(標(biāo)準(zhǔn)件值)之差/mm；

Δ2——測量表指示值/mm；

Δ——顯示值誤差/mm。

當(dāng)L1=L2時,Δ=0；當(dāng)L1≠L2并假設(shè)為極限情況時，即L1=(51+0.1)mm，L2=(51-0.1)mm，則Δ≈±0.004Δ1。

在被測值W=(180+0.02)mm的情況下，假設(shè)：

a)標(biāo)準(zhǔn)件值W理=(180-0.02)mm時，Δ1=W-W理=0.04 mm，則Δ=±0.16 μm；

b)標(biāo)準(zhǔn)件值W理=180 mm時，Δ1=W-W理=0.02 mm，則Δ=±0.08 μm；

c)標(biāo)準(zhǔn)件值W理=(180+0.02)mm時，Δ1=W-W理=0，則Δ=0。

由此可知，當(dāng)杠桿兩臂不等長時，檢測裝置的最大示值誤差僅為±0.16 μm，可忽略不計。

采用此裝置測量心軸溝心距時，需注意：① 固定測頭位置的調(diào)節(jié)直接影響測量準(zhǔn)確度，在回轉(zhuǎn)銷軸中心與活動測頭中心連線與被測心軸軸線垂直的前提下，調(diào)整固定測頭位置使其與活動測頭間距等于公稱溝心距。② 兩溝道溝徑差、圓度和R輪廓度等應(yīng)符合工藝要求的精度，其對溝心距測量結(jié)果影響不大；因為溝心距精度允差為毫米級時，其他指標(biāo)精度允差均為微米級。

4結(jié)語

改裝W023型軸承檢查儀為溝心距測量裝置既縮短了設(shè)計周期，又降低了制造成本，且結(jié)構(gòu)合理、檢測方便、量值穩(wěn)定；只需根據(jù)不同雙溝心軸溝曲率配備相應(yīng)固定測頭和活動測頭，用于帶有雙溝道的細長軸類零件溝心距的檢測，且裝配、調(diào)整容易、適用性強，符合實用、方便、經(jīng)濟的原則。

參考文獻：

[1] 埃斯曼,哈斯巴根，韋根特.滾動軸承設(shè)計與應(yīng)用手冊[M].武漢:華中工學(xué)院出版社,1985.

[2] 中國軸承工業(yè)協(xié)會職工教育委員會教材編審室.軸承檢測技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995.

[3] GB/T 307.2—2005,滾動軸承 測量和檢驗的原則和方法[S].

[4] 中國軸承工業(yè)協(xié)會職工教育委員會教材編審室.軸承檢查工技能[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995.

[5] 寧波市鎮(zhèn)海佰億計量檢測儀器有限公司.W023軸承檢查儀使用說明書[Z].

Measurement of the Distance of the Ditch Center of the Spindle with Double Grooved Bearing

ZHANG Minyong

(Wuxi Hongda Texparts Co.,Ltd.,Wuxi 214062,China)

Abstract:In order to improve the measuring accuracy of the distance of the ditch center of the spindle with double grooved bearing for easy access to operation.Introduction is made to the commonly-used absolute measuring methods and relative measuring methods of the distance of the ditch center of the spindle with double grooved bearing.The methods are verified with the tester of W023 type bearing according to the detection scheme and the principle of analogy.It shows that the application of the measuring device is not only of simple design, but also reduces the manufacturing cost and of reasonable structure with stable testing value.When applicated,attention should be paid to the different curvature size of the spindle with the corresponding fixed measuring probe and the movable probe.It is easy to assemble and adjust.

Key Words:double grooved bearing;spindle;distance of the ditch center;measuring device;tester of bearing W023;probing head

收稿日期：2015-07-27

作者簡介：張敏勇(1975—)，男，江蘇無錫人，工程師，主要從事紡織軸承產(chǎn)品研發(fā)工作。

中圖分類號：TS103.81

文獻標(biāo)志碼：B

文章編號：1001-9634(2016)02-0018-03