魏秀軍,張風(fēng)琴,劉燕娜,李凌鑫
(洛陽軸研科技股份有限公司,河南 洛陽 471039)
配對(duì)軸承可提高軸承的支承剛度、旋轉(zhuǎn)精度,并降低振動(dòng),因此廣泛應(yīng)用于航海、航空、航天等領(lǐng)域的一些機(jī)構(gòu)平臺(tái)。這些平臺(tái)在較強(qiáng)的沖擊、振動(dòng)工況下低速工作時(shí),要求軸承在軸向和徑向承載下具有較高的定位精度和較低的摩擦力矩。尤其是啟動(dòng)摩擦力矩,直接影響慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定和指示精度,對(duì)主機(jī)的性能有極大影響。
微型配對(duì)軸承存在以下特點(diǎn):(1)尺寸小,單套軸承的內(nèi)徑一般不大于10 mm,其溝道的溝曲率半徑較小,因此在加工、檢測(cè)等方面都存在一定的難度;(2)載荷小,由于尺寸小,軸承在實(shí)際工況下的軸向載荷及徑向載荷都很小,常規(guī)大載荷條件下的測(cè)量?jī)x器都不適用于小載荷條件下微型軸承的測(cè)量。
由于微型配對(duì)軸承應(yīng)用場(chǎng)合的特殊性,對(duì)其性能有一定的要求:(1)一般情況下,兩配對(duì)軸承的內(nèi)徑或外徑的相互差不超過0.001 mm,接觸角的相互差不超過0.5°,變形量的相互差不超過0.000 2 mm。而且不同工況對(duì)軸承具有不同的要求,有些只對(duì)內(nèi)徑和外徑有嚴(yán)格要求,有些則對(duì)內(nèi)徑、外徑、剛度及接觸角都有要求;(2)配對(duì)后的軸承具有嚴(yán)格的啟動(dòng)摩擦力矩或轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩要求;(3)配對(duì)后的軸承具有嚴(yán)格的軸向剛度或徑向剛度要求。
試驗(yàn)所用微型配對(duì)軸承的要求為:配對(duì)軸承內(nèi)徑、外徑的相互差不超過0.001 mm,軸向預(yù)緊力為7 N,預(yù)緊后在3 N軸向力作用下的摩擦力矩不超過0.7×10-6N·m(正、反面各測(cè)量5個(gè)點(diǎn))。
為實(shí)現(xiàn)軸承的配對(duì)要求,必須首先測(cè)量軸向預(yù)緊力下單套軸承的凸出量,通過修研內(nèi)、外隔圈達(dá)到預(yù)緊的目的,因此凸出量測(cè)量的準(zhǔn)確性是軸承配對(duì)的關(guān)鍵。由于7 N的軸向預(yù)緊力太小,常規(guī)的T6912凸出量測(cè)量?jī)x無法準(zhǔn)確測(cè)量,因此使用測(cè)量旋轉(zhuǎn)精度更高的B023,以準(zhǔn)確測(cè)量小載荷條件下軸承的凸出量。
YZC-Ⅱ型軸承測(cè)量?jī)x是一種高性能、多功能軸承摩擦力矩測(cè)量?jī)x器,其可以自動(dòng)逐點(diǎn)測(cè)量軸承的啟動(dòng)摩擦力矩及低、中、高速條件下的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩,廣泛應(yīng)用于航空、航海儀表用微型軸承摩擦力矩的測(cè)量。
該測(cè)量?jī)x在一定的軸向力作用下,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,感應(yīng)電流產(chǎn)生的電磁力矩大小在特制傳感器中只與電流的大小有嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系。儀器測(cè)量范圍為:內(nèi)徑1~20 mm,高度2~10 mm,軸向加載范圍為1,3,4,5 N。
YZC-Ⅱ具體工作狀態(tài)如圖1所示,其中光柵與質(zhì)量塊的質(zhì)量總和即為軸承的軸向加載力,另外,光柵還是感應(yīng)電流的重要部件,底座與軸承的內(nèi)徑面采用間隙配合。
圖1 單套軸承摩擦力矩測(cè)量示意圖
由于YZC-Ⅱ不能測(cè)量成對(duì)軸承的摩擦力矩,并且需要對(duì)軸承進(jìn)行軸向預(yù)緊,在不影響測(cè)量精度的前提下自制了軸向預(yù)緊工裝。具體工裝如圖2所示,定位座與加載螺栓利用螺紋進(jìn)行連接,定位座下端支承被測(cè)軸承2的外圈端面,定位座的外徑面成一定的錐度以便與儀器的光柵配合,通過光柵的感應(yīng)實(shí)現(xiàn)軸承的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn);加載螺栓的外徑面靠壓被測(cè)軸承1的端面,加載螺栓端面預(yù)留2個(gè)深孔,利用力矩扳手即可實(shí)現(xiàn)軸向預(yù)緊力的加載。
圖2 成對(duì)軸承軸向預(yù)緊示意圖
由于定位座的內(nèi)徑面與被測(cè)軸承的外徑面采用間隙配合,將被測(cè)軸承及內(nèi)、外隔圈裝入定位座時(shí),稍有歪斜軸承便會(huì)卡住,裝拆軸承時(shí)非常困難,而且極易損壞軸承精度。為解決這一問題,在向定位座內(nèi)裝入被測(cè)軸承時(shí),使用了如圖3所示的定位軸,極大地提高了裝拆軸承的效率。
圖3 定位軸示意圖
利用定位軸的定位作用,將被測(cè)軸承2、內(nèi)隔圈、外隔圈及被測(cè)軸承1順序裝入定位座內(nèi),安裝加載螺栓并通過力矩扳手實(shí)現(xiàn)軸承的軸向預(yù)緊(7 N),然后將實(shí)現(xiàn)預(yù)緊后的配對(duì)軸承整體安裝在YZC-Ⅱ摩擦力矩測(cè)量?jī)x上,如圖4所示。為精確控制軸向加載力,特別在光柵上設(shè)置了軸向力調(diào)整塊,即試驗(yàn)裝置中軸向加載力由光柵、定位座、加載螺栓及軸向力調(diào)整塊4部分組成。
圖4 成對(duì)軸承摩擦力矩測(cè)量示意圖
測(cè)量被測(cè)軸承1及被測(cè)軸承2的凸出量后,修研內(nèi)、外隔圈的端面,然后通過自制的軸向預(yù)緊工裝實(shí)現(xiàn)成對(duì)軸承的軸向預(yù)緊,最后在YZC-Ⅱ上對(duì)配對(duì)軸承的摩擦力矩進(jìn)行檢測(cè),測(cè)量結(jié)果見表1。
通過測(cè)量單套軸承的凸出量,修研內(nèi)、外隔圈的端面,并使用自制的簡(jiǎn)易加載裝置實(shí)現(xiàn)了小載荷條件下的軸向預(yù)緊,從而實(shí)現(xiàn)了微型配對(duì)軸承摩擦力矩的檢測(cè)。而且設(shè)計(jì)的加載裝置簡(jiǎn)單,測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。