雙內(nèi)圈型雙列角接觸球軸承的組配測(cè)量方法

李文超，李紅濤，尹延經(jīng)，張振強(qiáng)，姜韶峰

(1.西安交通大學(xué)，西安 710049；2.洛陽(yáng)軸承研究所有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039；3.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471039；4.高性能軸承數(shù)字化設(shè)計(jì)國(guó)家國(guó)際科技合作基地，河南 洛陽(yáng) 471039；5.空軍裝備部駐洛陽(yáng)地區(qū)第二軍事代表室，河南 洛陽(yáng) 471009)

1 概述

雙內(nèi)圈型雙列角接觸球軸承具有1個(gè)軸承外圈和2個(gè)軸承內(nèi)圈(圖1)，在結(jié)構(gòu)形式上相當(dāng)于一組背對(duì)背組配軸承，并且在出廠時(shí)就已根據(jù)客戶需求調(diào)整好軸向游隙或預(yù)緊力，具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。使此類軸承初始狀態(tài)下具有軸向游隙或預(yù)緊力的方法在于調(diào)整兩內(nèi)圈溝道之間的距離，與常規(guī)兩聯(lián)單列角接觸球軸承的組配過(guò)程相比，雙內(nèi)圈型雙列角接觸球軸承的內(nèi)、外圈高度不一樣，其組配測(cè)量過(guò)程更加復(fù)雜，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際及相關(guān)參考文獻(xiàn)[4-6]，目前此類軸承的組配測(cè)量均基于單套角接觸球軸承的凸出量測(cè)量方法。本文在傳統(tǒng)測(cè)量方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了2種新的組配測(cè)量方法，為此類軸承的組配測(cè)量提供了更多參考，方便在實(shí)際生產(chǎn)中按需選用。

2 傳統(tǒng)組配測(cè)量方法

傳統(tǒng)組配測(cè)量方法完全基于單列角接觸球軸承的凸出量測(cè)量原理，測(cè)量方法如圖2所示，在預(yù)緊力F作用下，測(cè)量?jī)?nèi)圈非受力端面相對(duì)于外圈受力端面的凸出量。由于雙內(nèi)圈型雙列角接觸球軸承的外圈高度基本上等于內(nèi)圈高度的2倍，內(nèi)圈非受力端面與外圈受力端面之間的高度差過(guò)大，超出高精度測(cè)量?jī)x表的量程范圍，這使得在采用傳統(tǒng)方法時(shí)考慮的是如何解決外圈太高所導(dǎo)致的凸出量測(cè)量問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，傳統(tǒng)方法在測(cè)量過(guò)程中增加了一個(gè)與內(nèi)圈外形尺寸基本相同的高度塊，具體測(cè)量方法如圖3所示。通過(guò)上述高度塊，可以縮小被測(cè)端面的高度差及測(cè)量數(shù)值的范圍，保證其數(shù)值在測(cè)量?jī)x表的量程范圍內(nèi)。

通過(guò)上述測(cè)量方法，得到該雙半內(nèi)圈型雙列角接觸球軸承的內(nèi)部軸向游隙為

(1)

式中：C為外圈高度；H為高度塊高度。

據(jù)此，可以通過(guò)修磨內(nèi)圈貼合面中的任意一端面將Ga1調(diào)整至0或需要的某個(gè)數(shù)值，達(dá)到對(duì)軸承施加預(yù)游隙或預(yù)緊的目的，其中0表示其預(yù)緊力剛好為F。

在該方法中，高度塊的加工水平對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大，雖然參與計(jì)算的參數(shù)只有4個(gè)，但每個(gè)參數(shù)都存在測(cè)量誤差，并且H的測(cè)量誤差被計(jì)算了2次，相當(dāng)于存在5個(gè)測(cè)量累計(jì)誤差。

3 改進(jìn)的測(cè)量方法

3.1 免高度塊法

為消除傳統(tǒng)測(cè)量方法中高度塊精度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，改進(jìn)測(cè)量方法如圖4所示，其與傳統(tǒng)測(cè)量方法的區(qū)別在于：下端支承軸承外圈，上端壓軸承內(nèi)圈。

先將其中一個(gè)內(nèi)圈a、球及外圈等按圖4所示的方式置于凸出量測(cè)量?jī)x中，然后通過(guò)外圈支座向外圈施加軸向力F，測(cè)量?jī)?nèi)圈a受力面相對(duì)外圈非受力端面A的凸出量δa；同理，將外圈上下端面進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，并與內(nèi)圈b及球等按同樣方式置于凸出量測(cè)量?jī)x中，測(cè)得內(nèi)圈b受力面相對(duì)外圈非受力端面B的凸出量δb；此外，還需測(cè)量外圈高度C以及兩內(nèi)圈高度Ba和Bb，從而確定該軸承的內(nèi)部軸向游隙為

Ga2=Ba+Bb-δa-δb-C。

(2)

與傳統(tǒng)組配測(cè)量方法一樣，可以通過(guò)修磨內(nèi)圈貼合面中的任意一端面將Ga2調(diào)整至0或需要的某個(gè)數(shù)值，達(dá)到對(duì)軸承施加預(yù)游隙或預(yù)緊的目的。

與傳統(tǒng)組配測(cè)量方法相比，該方法可以省去加工高度塊的環(huán)節(jié)，避免高度塊精度所導(dǎo)致的測(cè)量問(wèn)題，提高了測(cè)量準(zhǔn)確性。

3.2 游隙測(cè)量法

前文2種測(cè)量方法中測(cè)量參數(shù)多，導(dǎo)致測(cè)量誤差也較多，如何減少誤差累計(jì)是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的方向。事實(shí)上，此類軸承之所以需要修磨，是因?yàn)槠鋬?nèi)部存在一定的軸向游隙，因此只需確定該軸承在預(yù)緊力作用下的軸向游隙并將其修磨至需要的數(shù)值，即可達(dá)到軸承組配的目的。

為達(dá)到在現(xiàn)有儀器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)測(cè)量上述參數(shù)的目的，改進(jìn)測(cè)量方法如圖5所示。

首先，將裝配完成的軸承按圖5a所示的方式置于軸承凸出量測(cè)量?jī)x中，下端支承外圈并使內(nèi)圈懸空，上端用壓蓋限制內(nèi)圈的向上位移。此時(shí)，通過(guò)外圈支座對(duì)外圈施加指定的預(yù)緊力F，測(cè)量圖5a所示的內(nèi)圈受力端面相對(duì)外圈非受力端面的凸出量值δ1。

然后，將上述軸承平移到圖5b所示的儀器設(shè)備上(或在原儀器設(shè)備上更換測(cè)量附件)，與圖5a所示測(cè)量方法的區(qū)別在于：下端支承內(nèi)圈，上端壓住外圈。需要注意的是，在上述軸承平移過(guò)程中，軸承的上下方向不能顛倒。

最后，通過(guò)內(nèi)圈支座向內(nèi)圈施加向上的軸向力F，測(cè)量此時(shí)圖5b所示的內(nèi)圈非受力端面相對(duì)于外圈受力端面的凸出量值δ2。

通過(guò)上述儀器或測(cè)量附件的更換，可以達(dá)到在不改變力F方向的情況下，實(shí)現(xiàn)軸承軸向游隙的測(cè)量，其軸向游隙Ga3見(jiàn)(3)式，之后的游隙調(diào)整方法與之前2種方法相同。

Ga3=δ2-δ1。

(3)

通過(guò)上述說(shuō)明可以看到，該方法在測(cè)量時(shí)僅需測(cè)量δ1和δ2，測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單方便，并且誤差累計(jì)小，可以提供更準(zhǔn)確的測(cè)量及組配結(jié)果。

需要注意的是，游隙測(cè)量法的原理在于測(cè)量并調(diào)整軸承內(nèi)部的軸向游隙，故僅適用于兩內(nèi)圈貼緊后仍有軸向游隙的軸承(組)的測(cè)量。對(duì)于無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量?jī)?nèi)部軸向游隙的軸承(組)，該方法并不適用。

4 結(jié)束語(yǔ)

雙內(nèi)圈型雙列角接觸球軸承的組配測(cè)量較為復(fù)雜，傳統(tǒng)方法對(duì)高度塊的加工精度要求較高，測(cè)量結(jié)果容易受到高度塊精度的影響。在傳統(tǒng)組配測(cè)量方法的基礎(chǔ)上提出的2種改進(jìn)方法，為該類軸承的組配測(cè)量提供了更多的參考，其中免高度塊法省去了高度塊的加工制造，同時(shí)也避免了因?yàn)楦叨葔K的精度所導(dǎo)致的測(cè)量不準(zhǔn)問(wèn)題；游隙測(cè)量法測(cè)量參數(shù)少，結(jié)果相對(duì)更加準(zhǔn)確，工程技術(shù)人員可以在實(shí)際工作中按需選用。