寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承軸向游隙測(cè)量方法

陳太平

（中山市盈科軸承制造有限公司，廣東中山 528437）

0 引言

雙列角接觸球軸承能承受較大的徑向負(fù)荷為主的徑向和軸向聯(lián)合負(fù)荷和力矩負(fù)荷［1］，限制軸的兩方面的軸向位移，廣泛應(yīng)用于航天、航空和高鐵等領(lǐng)域。而寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承不旦擁有上述特點(diǎn)，而且由于內(nèi)圈凸出，在有些地方安裝更方便，所以近年來(lái)應(yīng)用也越來(lái)越廣。雙列角接觸球軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的軸向游隙大小對(duì)軸承的滾動(dòng)疲勞壽命、溫升、噪聲、振動(dòng)等性能有很大的影響，所以必須進(jìn)行控制，即在軸承的生產(chǎn)過(guò)程中100%進(jìn)行軸向游隙測(cè)量。一般普通的雙列角接觸球軸承的軸向游隙都可在測(cè)量?jī)xX194 專用量?jī)x上測(cè)量［2］，但該儀器對(duì)于寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承來(lái)說(shuō)卻無(wú)法測(cè)量，目前在各種文獻(xiàn)上也未見(jiàn)到有好的測(cè)量方法，本文通過(guò)對(duì)寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承的外形尺寸和軸向游隙測(cè)量?jī)xX194 的分析，提出了一套寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承軸向游隙測(cè)量的解決方案，可實(shí)現(xiàn)在線100%檢測(cè)寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承的軸向游隙，從而使該類軸承的軸向游隙的合格率得到保證。

1 現(xiàn)狀

在軸承的生產(chǎn)過(guò)程中，一般雙列角接觸球軸承由于內(nèi)圈與外圈寬度基本一致，可在軸向游隙測(cè)量?jī)xX194 上測(cè)量，如圖1所示。該儀器測(cè)量原理如圖2 所示，4 為被測(cè)軸承，在上外墊塊3 和下外墊塊8 共同作用下可使軸承外圈固定不動(dòng)，上內(nèi)墊塊9 和下內(nèi)墊塊5 夾住軸承內(nèi)圈并在負(fù)荷塊1 和負(fù)荷塊7 作用下可作上下移動(dòng)，首先轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪2 使負(fù)荷塊1 松開(kāi)，在負(fù)荷塊7作用下整體向上移動(dòng)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪2 使負(fù)荷塊1 通過(guò)頂桿10向下加上負(fù)荷，此時(shí)在負(fù)荷塊1 作用下整體向下移動(dòng)，上下移動(dòng)量就是軸承軸向游隙，通過(guò)千分表6 可讀出游隙值。

圖1 軸向游隙測(cè)量?jī)x

圖2 測(cè)量原理

但對(duì)于寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承例如KR5202A－2RS／ ZH，如圖3 所示，由于內(nèi)圈比外圈寬度寬40 mm，無(wú)法在該儀器上測(cè)量，原因有兩點(diǎn)：（1）儀器上外墊塊3 無(wú)法固定外圈，因?yàn)閮?nèi)圈和外圈不等寬，儀器先壓住內(nèi)圈，但上外墊塊3 是懸空的，無(wú)法接觸到外圈；（2）由于軸承內(nèi)圈超長(zhǎng)，使軸承超出了儀器能放入產(chǎn)品的高度，因而軸承根本放不進(jìn)去。

圖3 KR5202A－2RS／ ZH軸承

碰到寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承軸向游隙測(cè)量時(shí)，一般工廠都采用手推法，如圖4 所示，先固定外圈，用手上下推動(dòng)內(nèi)圈，內(nèi)圈的移動(dòng)量就是軸向游隙，用千分表可進(jìn)行讀數(shù)。該方法測(cè)量準(zhǔn)確度低，同時(shí)測(cè)量效率也很低。

圖4 手推法測(cè)量

2 測(cè)量方法

2.1 改進(jìn)儀器X194

由于該類寬內(nèi)圈雙列角接觸軸承比較高，超出了儀器X194能放入產(chǎn)品的高度，于是對(duì)儀器進(jìn)行改進(jìn)。具體為：對(duì)圖5 所示的凸輪進(jìn)行改進(jìn)，使凸輪總體加長(zhǎng)，如圖6 所示，這樣可使儀器上下移動(dòng)的距離加大，從而增加放入產(chǎn)品的高度。如圖所示，把凸輪L由35 mm增加到65 mm，這樣能使測(cè)量工件的高度可增加30 mm左右。

圖5 原儀器

圖6 改進(jìn)后儀器

圖7 凸輪件

2.2 設(shè)計(jì)制造附件

（1）設(shè)計(jì)附件

找到需要測(cè)量的軸承的參數(shù)：軸承外圈高度為H1，外圈外徑為D1，外圈內(nèi)徑為d1，內(nèi)圈高度為H2。經(jīng)計(jì)算可得：附件的高度H＝H2－H1；附件的外徑D＝D1；附件的內(nèi)徑d＝d1。

設(shè)計(jì)的附件如圖8 所示。

圖8 附件

（2）制造附件

按圖8 所示加工附件，該附件的平行差是關(guān)鍵參數(shù)，不能超過(guò)0.002 mm。

2.3 測(cè)量

把加工好的附件套入軸承中，如圖9 所示，這樣加入附件后的軸承內(nèi)圈和外圈就等高，可以同正常軸承一樣放入X194儀器上測(cè)量。

圖9 附件套入軸承

3 測(cè)量方法驗(yàn)證

對(duì)于雙列角接觸球軸承的軸向游隙，計(jì)算公式為［3－4］：

式中：Ga為軸向游隙；Ae為外圈溝心距；Ai為內(nèi)圈溝心距；Re為外溝曲率半徑；Ri為內(nèi)溝曲率半徑；Dw為鋼球直徑；α為接觸角。

驗(yàn)證的方法：抽取軸承的內(nèi)、外圈在專用儀器上對(duì)Ae、Ai、Re、Ri進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量后用合適規(guī)值的鋼球進(jìn)行合套［5－6］，合套后在軸承接觸角測(cè)量?jī)x上測(cè)量接觸角α，然后用公式計(jì)算出理論軸向游隙Ga（理論游隙），將合套好的軸承在改進(jìn)的X194上測(cè)量實(shí)際的軸向游隙Ga（實(shí)測(cè)游隙），進(jìn)行比較，可知測(cè)量方法正確與否。今在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)抽取KR5202A－2RS／ ZH（軸承外形如圖3）內(nèi)圈和外圈各10 件，在專用儀器上檢測(cè)各個(gè)套圈的Ae、Ai、Re、Ri并作好記錄，同時(shí)該10 套軸承全部用規(guī)值為0的鋼球（球直徑為5.556 mm）進(jìn)行合套，合套后測(cè)量軸承接觸角α，最后在改進(jìn)后的X194 測(cè)量?jī)x上測(cè)量軸向游隙Ga［7－8］，具體數(shù)據(jù)如表1 所示。由表可知，理論游隙與實(shí)測(cè)游隙的誤差全部在0.002 mm以內(nèi)，滿足圖紙技術(shù)要求，說(shuō)明此測(cè)量方法可靠，可用于批量生產(chǎn)。

表1 理論游隙和實(shí)測(cè)游隙對(duì)照表

4 結(jié)束語(yǔ)

寬內(nèi)圈雙列角接觸軸承的軸向游隙的測(cè)量在行業(yè)內(nèi)沒(méi)有好的測(cè)量方法，甚至有些單位還在用原始的手推法測(cè)量，精度低。針對(duì)此問(wèn)題，本文基于對(duì)寬內(nèi)圈雙列角接觸軸承和軸向游隙測(cè)量?jī)xX194 的分析，提出了一套新的測(cè)量方法，該測(cè)量方法原理清晰，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，并且測(cè)量精度高，示值誤差可以精準(zhǔn)到± 0.002 mm，同時(shí)測(cè)量效率也比原始的手推法高，說(shuō)明該測(cè)量方法對(duì)寬內(nèi)圈雙列角接觸軸承的軸向游隙的測(cè)量是一套很好的解決方案。通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)3年多的驗(yàn)證，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，得到了客戶認(rèn)可，所以該測(cè)量方法可滿足批量生產(chǎn)時(shí)測(cè)量的需求，并且在軸承行業(yè)中具有極大的推廣價(jià)值。