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荷為主的徑向和軸向聯(lián)合負荷和力矩負荷［1］，限制軸的兩方面的軸向位移，廣泛應用于航天、航空和高鐵等領域。而寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承不旦擁有上述特點，而且由于內(nèi)圈凸出，在有些地方安裝更方便，所以近年來應用也越來越廣。雙列角接觸球軸承運轉(zhuǎn)時的軸向游隙大小對軸承的滾動疲勞壽命、溫升、噪聲、振動等性能有很大的影響，所以必須進行控制，即在軸承的生產(chǎn)過程中100%進行軸向游隙測量。一般普通的雙列角接觸球軸承的軸向游隙都可在測量儀X194 專用量儀上測量［2］，但該儀器對于寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承來說卻無法測量，目前在各種文獻上也未見到有好的測量方法，本文通過對寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承的外形尺寸和軸向游隙測量儀X194 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量的解決方案，可實現(xiàn)在線100%檢測寬內(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，可在軸向游隙測量儀X194 上測量，如圖1所示。該儀器測量原理如圖2 所示，4 為被測軸承，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，上內(nèi)墊塊9 和下內(nèi)墊塊5 夾住軸承內(nèi)圈并在負荷塊1 和負荷塊7 作用下可作上下移動，首先轉(zhuǎn)動凸輪2 使負荷塊1 松開，在負荷塊7作用下整體向上移動，然后轉(zhuǎn)動凸輪2 使負荷塊1 通過頂桿10向下加上負荷，此時在負荷塊1 作用下整體向下移動，上下移動量就是軸承軸向游隙，通過千分表6 可讀出游隙值。

圖1 軸向游隙測量儀

圖2 測量原理

但對于寬內(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，無法在該儀器上測量，原因有兩點：（1）儀器上外墊塊3 無法固定外圈，因為內(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，無法接觸到外圈；（2）由于軸承內(nèi)圈超長，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量時，一般工廠都采用手推法，如圖4 所示，先固定外圈，用手上下推動內(nèi)圈，內(nèi)圈的移動量就是軸向游隙，用千分表可進行讀數(shù)。該方法測量準確度低，同時測量效率也很低。

圖4 手推法測量

2 測量方法

2.1 改進儀器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，于是對儀器進行改進。具體為：對圖5 所示的凸輪進行改進，使凸輪總體加長，如圖6 所示，這樣可使儀器上下移動的距離加大，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，這樣能使測量工件的高度可增加30 mm左右。

圖5 原儀器

圖6 改進后儀器

圖7 凸輪件

2.2 設計制造附件

（1）設計附件

找到需要測量的軸承的參數(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。

設計的附件如圖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鍵參數(shù)，不能超過0.002 mm。

2.3 測量

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儀器上測量。

圖9 附件套入軸承

3 測量方法驗證

對于雙列角接觸球軸承的軸向游隙，計算公式為［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。

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

表1 理論游隙和實測游隙對照表

4 結束語

寬內(nèi)圈雙列角接觸軸承的軸向游隙的測量在行業(yè)內(nèi)沒有好的測量方法，甚至有些單位還在用原始的手推法測量，精度低。針對此問題，本文基于對寬內(nèi)圈雙列角接觸軸承和軸向游隙測量儀X194 的分析，提出了一套新的測量方法，該測量方法原理清晰，測量結果準確，并且測量精度高，示值誤差可以精準到± 0.002 mm，同時測量效率也比原始的手推法高，說明該測量方法對寬內(nèi)圈雙列角接觸軸承的軸向游隙的測量是一套很好的解決方案。通過生產(chǎn)現(xiàn)場3年多的驗證，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，得到了客戶認可，所以該測量方法可滿足批量生產(chǎn)時測量的需求，并且在軸承行業(yè)中具有極大的推廣價值。