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        寬內(nèi)圈雙列角接觸球軸承軸向游隙測量方法

        2021-09-26 07:35:10陳太平
        機(jī)電工程技術(shù) 2021年8期
        關(guān)鍵詞:游隙測量方法內(nèi)圈

        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,所以近年來應(yīng)用也越來越廣。雙列角接觸球軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的軸向游隙大小對軸承的滾動(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)過程中100%進(jìn)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(xiàn)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(shí)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(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,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(diǎn):(1)儀器上外墊塊3 無法固定外圈,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(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)。該方法測量準(zhǔn)確度低,同時(shí)測量效率也很低。

        圖4 手推法測量

        2 測量方法

        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,于是對儀器進(jìn)行改進(jìn)。具體為:對圖5 所示的凸輪進(jìn)行改進(jìn),使凸輪總體加長,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(yàn)證

        對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Ae、Ai、Re、Ri進(jìn)行測量,測量后用合適規(guī)值的鋼球進(jìn)行合套[5-6],合套后在軸承接觸角測量儀上測量接觸角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上測量實(shí)際的軸向游隙Ga(實(shí)測游隙),進(jìn)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(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,合套后測量軸承接觸角α,最后在改進(jìn)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(shí)測游隙的誤差全部在0.002 mm以內(nèi),滿足圖紙技術(shù)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(shí)測游隙對照表

        4 結(jié)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(jié)果準(zhǔn)確,并且測量精度高,示值誤差可以精準(zhǔn)到± 0.002 mm,同時(shí)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(yàn)證,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,得到了客戶認(rèn)可,所以該測量方法可滿足批量生產(chǎn)時(shí)測量的需求,并且在軸承行業(yè)中具有極大的推廣價(jià)值。

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