楊 平

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

前言

圓錐滾子軸承一般由內(nèi)圈、外圈、圓錐滾子，保持架組成。內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝在零件軸承孔內(nèi)。由于圓錐滾子軸承承載能力強，能同時承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷；內(nèi)外圈可分離，游隙可調(diào)且裝拆方便；成對使用；內(nèi)外圈和滾子間的幾何關(guān)系使?jié)L子能對中，提高其可靠性和壽命等特點，在汽車、礦石、冶金等機械行業(yè)中有著很廣泛的應(yīng)用。汽車變速器的取力器大多采用圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承間隙的大小直接影響取力器的工作質(zhì)量及壽命。因此，在取力器裝配過程中，圓錐滾子軸承間隙調(diào)整至關(guān)重要。

1 取力器圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)及軸承間隙

帶有圓錐滾子軸承的取力器結(jié)構(gòu)如圖1 所示。取力器前端圓錐軸承內(nèi)圈裝在輸出軸前端，外圈壓裝在取力器殼體輸出軸孔中；取力器后端圓錐軸承內(nèi)圈裝在輸出軸后端，外圈壓裝在取力器蓋輸出軸孔中，后軸承蓋通過螺栓固定在取力器蓋上，后軸承外圈與后軸承蓋之間裝有調(diào)整墊。在此結(jié)構(gòu)中，前后兩個圓錐滾子軸承的間隙調(diào)整是通過選擇合適的調(diào)整墊來實現(xiàn)的。要選擇合適的調(diào)整墊，必須測量出壓裝后的軸承外圈到殼體的距離A 和后軸承蓋的尺寸B，再通過計算得出間隙值。

圖1 帶有圓錐滾子軸承的取力器結(jié)構(gòu)圖

圓錐滾子軸承間隙是產(chǎn)品設(shè)計時確定的。預(yù)留間隙的大小取決于軸承工作時所要求的游隙和溫度的變化。1）軸承工作時所要求的游隙可以根據(jù)軸承類別及產(chǎn)品工作特點從相關(guān)手冊上查得；2）溫度的影響：由于取力器工作時潤滑油的溫度通常在90～120℃，而圓錐滾子軸承是靠潤滑油飛濺和油路噴射潤滑和散熱的，所以軸承的工作溫度不會低于油溫。溫度的升高會導(dǎo)致零部件幾何尺寸的熱膨脹，軸長度的變化導(dǎo)致軸承間隙的縮小，同時，軸承直徑的膨脹也會導(dǎo)致軸承徑向間隙的減小。溫度變化導(dǎo)致軸長度變化如公式（1）所示：

式中，L 為軸在兩錐軸承之間的長度；α 為軸材料的線膨脹系數(shù)（鋼件：10×10-6-12×10-6）；Δt 為軸的溫度變化量（近似為油溫變化量）。

溫度變化導(dǎo)致軸承徑向尺寸變化如公式（2）所示：

式中，d 為錐軸承直徑；α 為軸承膨脹系數(shù)（鋼件：10×10-6-12×10-6）；Δt 為軸的溫度變化量（近似為油溫變化量）。

綜上所述，圓錐滾子軸承間隙的確定是由標(biāo)準(zhǔn)的軸承工作游隙和在工作溫度下軸承軸向和徑向間隙的總變動量決定的。

2 傳統(tǒng)的取力器圓錐滾子軸承間隙的調(diào)整方法

軸承間隙的大小直接影響取力器的工作質(zhì)量及壽命。間隙過大，輸出軸組件的中心偏離殼體上軸承孔中心，不但導(dǎo)致取力器工作時齒輪的嚙合區(qū)發(fā)生變化，使得齒輪不能正常嚙合，而且導(dǎo)致輸出軸法蘭盤跳動大，造成取力器輸出軸油封漏油現(xiàn)象。同時由于重力的作用導(dǎo)致軸承外圈內(nèi)壁受力不均勻，軸承外圈易產(chǎn)生早期局部磨損現(xiàn)象。間隙過小，會使軸承工作時部分熱膨脹導(dǎo)致軸承間隙轉(zhuǎn)化為過盈配合，使軸承擠死，因軸承擠死導(dǎo)致摩擦力過大使輸入軸直接帶動輸出軸傳動，造成取力器嚴(yán)重故障。因此，在取力器裝配過程中，圓錐滾子軸承間隙調(diào)整至關(guān)重要。

目前，行業(yè)內(nèi)大多采用以下三種方法對取力器輸出軸錐軸承間隙的控制：

（1）裝配工裝配完成后用手盤法蘭盤，憑經(jīng)驗保證其間隙，做不到準(zhǔn)確的量化，而且由于事先裝配調(diào)整墊，手盤法蘭盤感覺不合適需要拆掉軸承蓋重新裝配，既有不必要的返工又不能滿足設(shè)計要求。

（2）用深度尺檢測，必須對壓裝后的軸承和軸承蓋分別進行3 次才可測出一組軸承間隙，效率低，不能滿足裝配節(jié)拍。

（3）采用專用間隙調(diào)整機結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價較高，并且對裝配線精確定位及自動化要求很高，普通裝配線很難使用專用間隙調(diào)整機進行軸承間隙調(diào)整。

3 改進后的取力器圓錐滾子軸承間隙的調(diào)整方法

圖2 深度尺檢測軸承間隙 （分別測量壓裝后的軸承和軸承蓋尺寸）

由于取力器結(jié)構(gòu)簡單，裝配節(jié)拍較短，改進前，對取力器輸出軸軸承間隙的控制用深度尺檢測（如圖2 所示），必須對壓裝后的軸承和軸承蓋分別進行3 次測量，再根據(jù)計算得出一組軸承間隙。該方法效率低，不能滿足裝配節(jié)拍，因此工藝采取10%抽檢，其余靠裝配工裝配完成后用手盤（轉(zhuǎn)動）法蘭盤，憑裝配工個人經(jīng)驗保證其間隙，做不到準(zhǔn)確的量化，而且由于事先裝配調(diào)整墊，手盤法蘭盤感覺不合適需要拆掉軸承蓋重新裝配，既有不必要的返工又不能滿足設(shè)計要求。為了保證取力器輸出軸軸承間隙量化，檢測結(jié)果重復(fù)性、穩(wěn)定性、精確度，還要滿足裝配節(jié)拍，我們設(shè)計一種取力器錐軸承間隙調(diào)整檢測量具，作為在線檢測手段。假設(shè)某取力器輸出軸軸向間隙要求為0.05～0.10mm，該使用該錐軸承間隙調(diào)整檢測量具，操作者只需根據(jù)百分表讀數(shù)，通過公式：調(diào)整墊厚度=測量得到的間隙數(shù)值：（A-B）-紙墊壓緊后的厚度（按0.35 計算）-最后需保留的軸向間隙（0.05～0.10）即可調(diào)出準(zhǔn)確的軸承間隙，保證取力器輸出軸軸承間隙量化。

4 取力器錐軸承間隙調(diào)整檢測量具及其特點

新設(shè)計的錐軸承間隙調(diào)整檢測量具主要有6 個部分：測量基準(zhǔn)底座、測量底座量、表固定架、緊固螺、固定螺釘、百分表。圖3 為取力器錐軸承間隙調(diào)整測量具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 錐軸承間隙調(diào)整檢測量具結(jié)構(gòu)圖

由于能測量的殼體面有螺紋孔或者其他低面，設(shè)計錐軸承間隙調(diào)整檢測量具時我們只能選擇大于軸承直徑10mm 的圓環(huán)面上測量（單邊只有5mm 的圓環(huán)面）。又由于百分表觸頭到背部厚度大于5mm，為了能用百分表測量A、B 尺寸，我們根據(jù)三點檢測法設(shè)計了三角形的檢具底座（件2），而且該底座一端可以伸入裝軸承的殼體腔測量壓裝后的軸承外圈到殼體的距離A，另一端可以測量后軸承蓋的尺寸B。再根據(jù)要測量的點的尺寸，設(shè)計好量表固定架（件3）尺寸，以保證量表使用時表中心落到可進行檢測的圓環(huán)面上，然后將量表（件6）通過量表固定架（件3）固定，三點與軸承外環(huán)端面接觸，進行檢測。這種三角形的檢具底座的設(shè)計，既解決了A 尺寸面過小不好測量問題，又解決了用深度尺檢測時需檢測三次的問題。圖4 為取力器錐軸承間隙調(diào)整檢測量具結(jié)構(gòu)及工作示意圖。

錐軸承間隙調(diào)整檢測量具的檢測方法（如圖5）：由于要調(diào)整錐軸承間隙，我們需要檢測裝配完成的錐軸承與端面與殼體端面的高度差（如圖A 尺寸）和軸承蓋的止口尺寸B。測量錐軸承間隙按以下步驟進行：（1）先校對表分表，在測量基準(zhǔn)底座上將百分表歸“0”；（2）以軸承端面為測量0 基準(zhǔn)，百分表接觸點為取力器蓋的面測量A 尺寸；（3）以軸承蓋止口為測量0 基準(zhǔn)，百分表接觸點為軸承蓋與取力器蓋接觸面測量B 尺寸；（4）通過公式：調(diào)整墊厚度=測量得到的間隙數(shù)值：（A-B）-紙墊壓緊后的厚度（按0.35 計算）-最后需保留的軸向間隙（0.05～0.10）得出軸承間隙；（5）根據(jù)間隙選擇合適的調(diào)整墊。

圖4 錐軸承間隙調(diào)整檢測量具結(jié)構(gòu)及工作示意圖

圖5 錐軸承間隙調(diào)整檢測量檢測軸承間隙 （分別測量壓裝后的軸承蓋和軸承尺寸）

5 錐軸承間隙調(diào)整檢測量具的使用效果

經(jīng)過裝配現(xiàn)場的三個月測試及長期使用驗證，錐軸承間隙調(diào)整檢測量具的使用保證取力器輸出軸軸承間隙量化，不僅滿足設(shè)計、質(zhì)量要求，提高了檢測結(jié)果重復(fù)性、穩(wěn)定性、精確度，還滿足裝配節(jié)拍。

6 結(jié)論

本文根據(jù)現(xiàn)有取力器錐軸承間隙調(diào)整的不足之處，設(shè)計了一種新的取力器錐軸承間隙調(diào)整檢測量表。我們根據(jù)三點檢測法設(shè)計了三角形的檢具底座，固定好百分表，三點與軸承外環(huán)端面接觸，進行檢測，既解決了A 尺寸面過小不好測量問題，又解決了用深度尺檢測時需檢測三次的問題。錐軸承間隙調(diào)整檢測量具的使用保證取力器輸出軸軸承間隙量化，不僅滿足設(shè)計、質(zhì)量要求，提高了檢測結(jié)果重復(fù)性、穩(wěn)定性、精確度，還滿足裝配節(jié)拍。此種方法可應(yīng)用于同類的其他軸承間隙調(diào)整過程中的測量，對運用到需要軸承間隙測量具有一定的可借鑒性。