異型三點(diǎn)接觸球軸承軸向游隙的測(cè)量方法

閆繼山，李凌霄，喻勝堃，曲紅利，段喜川

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

1 異型三點(diǎn)接觸球軸承結(jié)構(gòu)

隨著集成化要求的提升，軸承結(jié)構(gòu)也趨于復(fù)雜化，要求也越來(lái)越精細(xì)化，某異型三點(diǎn)接觸球軸承[1-2]如圖1所示，其可承受以軸向載荷為主的聯(lián)合載荷，要求軸向游隙0.132～0.171 mm，測(cè)量載荷150 N。

圖1 某異型三點(diǎn)接觸球軸承結(jié)構(gòu)示意圖

通常，通過(guò)手動(dòng)方式在M533等儀器上檢測(cè)該異型結(jié)構(gòu)三點(diǎn)接觸球軸承的軸向游隙。如圖2所示，壓蓋壓住軸承內(nèi)圈端面并通過(guò)螺母將內(nèi)圈緊固在心軸上，蓋圈放置于外圈上，百分表位于蓋圈中部，用雙手分別握住外圈凸緣兩端，同時(shí)上、下移動(dòng)軸承外圈，外圈上下移動(dòng)的距離即軸向游隙。這種檢測(cè)方式無(wú)法要求特定的加載力，手的加載力因人而異(約0～150 N)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差和重復(fù)誤差均較大，影響檢測(cè)可信度。因此，提出了一種軸向游隙檢測(cè)方法，通過(guò)儀器加載排除人為的影響因素。

圖2 M533儀器手持軸向游隙示意圖

2 改進(jìn)的軸向游隙檢測(cè)方法

2.1 測(cè)量原理

軸向游隙的定義為軸承裝配成品后，一個(gè)套圈固定，另一個(gè)套圈沿軸向從一個(gè)極限位置移動(dòng)到另一個(gè)極限位置的距離[3]，對(duì)于該異型三點(diǎn)接觸球軸承，對(duì)半內(nèi)圈軸向加載分別測(cè)量?jī)砂雰?nèi)圈對(duì)外圈的凸出量，減去外圈與內(nèi)圈之間的高度差，即可得到該軸承的軸向游隙。

2.1 測(cè)量方法

兩半內(nèi)圈對(duì)外圈端面的凸出量如圖3所示，為準(zhǔn)確檢測(cè)單套軸承在一定預(yù)載荷作用下的端面凸出量[4-5]，采用T693S凸出量?jī)x并制作了相應(yīng)的對(duì)零標(biāo)準(zhǔn)件和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件，如圖4所示。

圖3 兩半內(nèi)圈對(duì)外圈端面的凸出量示意圖

圖4 T693S凸出量測(cè)量?jī)x及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件

(1)

(2)

綜上分析，可得該異型三點(diǎn)角接觸球軸承的軸向游隙Ga為

Ga=C-B-(δ1+δ2)，

(3)

式中：C為軸承外圈的高度，mm；B為兩半內(nèi)圈的總高度，等于第1半內(nèi)圈高度B1與第2半內(nèi)圈高度B2之和，mm；H1，H2分別為第1半內(nèi)圈側(cè)，第2半內(nèi)圈側(cè)凸出量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件的高度，mm。

3 實(shí)際驗(yàn)證

根據(jù)上述軸向游隙測(cè)量原理，使用專(zhuān)用附件隨機(jī)選擇5套該異型三點(diǎn)接觸球軸承進(jìn)行軸向游隙檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1，其中，對(duì)附件要求如下：

1)第1、第2半內(nèi)圈對(duì)外圈凸出量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件的兩端面平行差和平面度不超過(guò)0.001 mm，其高度H1，H2的實(shí)測(cè)值在使用前需鑒定，并且H1，H2的實(shí)測(cè)值應(yīng)分別約等于δ1，δ2，以方便測(cè)量和計(jì)算。本例中H1鑒定值為2.192 mm，H2鑒定值為36.843 mm。

2)內(nèi)圈對(duì)外圈凸出量對(duì)零標(biāo)準(zhǔn)件的兩端面平行差與平面度不超過(guò)0.001 mm，高度H應(yīng)與產(chǎn)品總高接近，避免造成多余的儀器調(diào)整。

表1 軸向游隙的測(cè)量計(jì)算結(jié)果

為驗(yàn)證本文測(cè)量方式的可靠性，通過(guò)理論計(jì)算軸向游隙與M533儀器上手端測(cè)量軸向游隙進(jìn)行比較。軸向游隙Ga的理論計(jì)算公式[6]為

(4)

式中：ri為內(nèi)圈溝道半徑；re為外圈溝道半徑；R為鋼球半徑；Gr為徑向游隙；e為內(nèi)圈偏心量。使用高精度輪廓儀測(cè)量上述5套軸承的相關(guān)參數(shù)，與徑向游隙計(jì)算得到軸向游隙，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 軸向游隙的理論計(jì)算結(jié)果

利用M533儀器，通過(guò)手端測(cè)量軸向游隙，為盡可能排除人為因素，測(cè)量時(shí)由2名熟練操作工分別進(jìn)行，合手勁后得到的數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 軸向游隙手端測(cè)量結(jié)果

不同測(cè)量方法所得軸向游隙相對(duì)軸向游隙設(shè)計(jì)值的偏離度如圖5所示，其中軸向游隙設(shè)計(jì)值為不考慮制造偏差，根據(jù)該型軸承徑向游隙與軸向游隙的正相關(guān)關(guān)系換算得到，偏離度=(檢測(cè)值-設(shè)計(jì)值)/設(shè)計(jì)值。由圖5可知：偏離度從低到高排序依次為理論計(jì)算、T693S加載測(cè)量、手持測(cè)量，對(duì)比分析表明T693S凸出量測(cè)量?jī)x的測(cè)量數(shù)據(jù)可信，而且該檢測(cè)方式排除了人為因素，更符合設(shè)計(jì)要求。

圖5 測(cè)量所得軸向游隙對(duì)產(chǎn)品軸向游隙的偏離度

綜上分析，對(duì)于某異型三點(diǎn)接觸球軸承使用T693S凸出量測(cè)量?jī)x在加載150 N工況下的軸向游隙測(cè)量方法，其軸向游隙計(jì)算公式可以總結(jié)為

或

4 結(jié)束語(yǔ)

本文所述檢測(cè)方法主要用于有軸向載荷要求工況下異型球類(lèi)軸承軸向游隙的檢測(cè)，但最終推導(dǎo)的公式也可應(yīng)用于其他球軸承軸向游隙的檢測(cè)。