轴承保持架动平衡夹紧模的改进

刘海波，黄 华

（哈尔滨轴承集团公司 航空航天轴承制造分厂，黑龙江哈尔滨150036）

1 前言

作为轴承四个构件之一的轴承保持架，其作用是把滚动体均匀地隔开，以避免它们相互碰撞，并引导滚动体正常运转，防止它们脱落和改善轴承内部润滑等功能。轴承高速运转时保持架会由于材料组织不均匀，或保持架外形、结构的误差而产生相当大的离心力，从而影响轴承的使用性能，所以部分轴承要求检测保持架的动不平衡量。对于检测值超过成品规定值的保持架，通常允许从两端面或外圆表面去除材料，但去除深度不得超过规定值。

2 动平衡机CAB699的工作原理

转子的重量平分在两支架上，黑白反光纸粘于转子上，工作时转子不平衡量的角度位置传送到转子上，在该角度位置执行不平衡校正。对于一个圆柱形的刚性转子，应进行双面校正，即校正质量应在两个平面上进行。

不平衡量=不平衡质量×半径 (1)

以带内台阶的某轴承保持架为例，其结构如图1所示。成品要求其不平衡量不超过2g·cm,从两端面去除材料，但去除深度不得超过0.4mm，边缘要圆滑过渡。

3 改进前的动平衡夹紧模

改进前动平衡夹紧模为组合结构，以保持架外径定位，材料为45#钢，如图2所示。

其工作原理：心轴与夹具过盈配合，夹具与保持架过渡配合。动平衡机的支点轴承于两支点处带动夹紧模旋转，夹紧模靠滑动摩擦力带动保持架旋转。

该方案的优点是心轴可以通用，测不同的保持架，只需更换夹具即可，不必一种保持架订购一件心轴，从使用材料和订货数量的角度讲，节约了工装成本。

但其缺点是：

（1）更换夹具时容易破坏其与心轴的配合精度及各自的几何精度。经过多次的装配和拆卸，会使夹具和心轴的配合面磨损，尤其心轴一旦磨损，将影响到与其它夹具的配合精度；在装配和拆卸的过程中需要用力，很容易破坏夹具的几何精度。

（2）每更换一次夹具，都需重新检测夹紧模的动不平衡量，并执行不平衡校正。这样，第一延长了准备时间，第二对于同一夹具，由于每次装配时与心轴存在角度位移及几何变形，所以必然得重新校正、去除动不平衡量，更换多次之后，卡具的表面将被修磨得很不规则，影响外观。

（3）夹具与保持架之间存在间隙，启动和止动转子时易产生周向位移，误导操作者确定保持架不平衡量的角度位置。因为粘于转子上的黑白反光纸的位置始终被视为零角度位置，工作时转子不平衡量的角度位置传送到转子上，即平衡机显示的角度是相对于零角度位置的，操作者沿着半径方向间接确定保持架的角度位置。

（4）整个转子的最大直径是夹具的外径，不是保持架的外径，而去除动不平衡量是从保持架上去除，转子的动不平衡量会累计给测量值，对测量值的准确性影响大。

由公式1可得公式2：

由于夹具的外径大于保持架的外径，所以检测所得的不平衡质量值要小于实际的不平衡质量值。

4 改进后的动平衡夹紧模

改进后动平衡夹紧模为一体结构，以保持架内台阶面定位，在夹紧模的定位面加工出与保持架兜孔数目相同的凹槽，使内台阶悬于凹槽内。如图3所示。

其工作原理：夹紧模与保持架过渡配合。动平衡机的轴承于两支点处（支点同图2）带动夹紧模旋转，夹紧模靠滑动摩擦力F1和凹槽的一个侧面对内台阶的推力F2推动保持架旋转，如图4所示。

该方案的优点是：

（1）一体结构设计，避免了组装结构的形位误差，同时避免了再次使用同一夹紧模时重新校正、去除模具的动不平衡量。节约了准备时间，保留了模具良好的外观。

（2）启动和止动转子时，夹紧模凹槽能对保持架内台阶限位，使夹紧模与保持架不会产生周向位移，操作者可以准确确定动不平衡量的角度位置。

（3）整个转子的最大直径是保持架的外径，而去除动不平衡量恰是从保持架上去除，能够保证测量值的准确性。

（4）夹紧模的材料选用GCr15，其刚性、耐损性都高于45#钢，同时中间部位镂空，极大地减小了转子的重量。

（5）改进后的夹紧模的直径小于改进前的，选择加工棒料相对容易些，材料的价格也会相对低些。

当然其缺点是材料的利用率低。但是，与产品的质量相比，更应该追求产品的质量，而不是一味地控制工装的成本。

5 结论

改进后的动平衡夹紧模，使检测保持架的动不平衡量值更准确，避免了更换不同产品时重新校正夹紧模的动不平衡量，修磨去除材料的深度和次数大大减小了,从而提高了模具的使用寿命，也缩短了生产前的准备时间。该结构的动平衡夹紧模可以推广到其它带内台阶的各类产品的动不平衡量检测。