轴承外圈跳动量测量仪

2014-07-20郝大庆李副来张炜胡英贝

轴承 2014年5期

郝大庆，李副来，张炜，胡英贝

(洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳 471039)

轴承外圈的径向跳动与端面跳动是判断轴承旋转精度的重要指标。目前，测量轴承跳动时通过检测人员手动拨转轴承并目测扭簧表的表针读数确定检测数值，此类方法存在轴承装夹繁琐、1次只能测量1个参数且人为因素影响大等缺陷[1-2]。因此，根据GB/T 307.2—2005《滚动轴承测量和检验的原则及方法》，设计了深沟球轴承和角接触球轴承外圈径向跳动和端面跳动专用检测仪器。

1 主要技术指标

根据客户要求及现有技术条件，确定技术指标为：测量范围，外径19～110 mm；重复精度，外圈径向跳动≤0.001 mm，外圈端面跳动≤0.001 5 mm；测量转速，18 r/min。

2 结构设计

2.1 机械机构

测量仪的结构如图1所示。其中，工作台由具有不变形、硬度高、不必防锈处理等优点的大理石材料制作，是一个平面度为0.01 mm的工作基准面；传感器调整装置能够保证传感器测头到达测量范围内任一测点位置；万向节的作用是消除电动机旋转时通过主轴带来的振动和主轴的旋转偏差，并将主轴的旋转力矩传递给载荷块，万向节设计结构如同联轴节，具有一定的柔性偏转特性，也有一定的刚度以承受力的作用；载荷块通过螺钉连接到万向节的底部，其内孔设计有挡肩以便坐落于轴承外圈端面上，载荷块内孔与被测轴承的外圈为间隙配合，起到旋转导向的作用。另外，载荷块的内孔及轴承座的心轴与被测轴承以一定的公差配合，不同型号的轴承需要更换相应尺寸的载荷块和轴承座以进行测量。

1—工作台；2—传感器调整装置；3—端面跳动测量传感器；4—被测轴承；5—万向节；6—抬升手柄；7—主轴；8—载荷块；9—径向跳动测量传感器；10—轴承座

2.2 测量步骤

(1)转动抬升手柄，升起主轴、万向节及载荷块(三者连为一体)，将被测轴承放置于轴承座的心轴上，然后再松开手柄，落下主轴、万向节及载荷块，并确保载荷块的内孔与被测轴承的外圈配合良好，以使万向节及载荷块的质量全部施加于轴承外圈；

(2)将2个传感器摆放固定好，并使其测头分别接触被测轴承外圈的径向表面及下端面；

(3)启动电动机，通过同步带带动主轴、万向节及载荷块同步转动，由万向节和载荷块的质量产生的载荷与轴承外圈端面之间的摩擦力带动轴承外圈同步旋转；

(4)传感器获取轴承外圈径向跳动和端面跳动的变化量，并通过数据线传输到前置检测电路和A/D数据采集卡，由计算机进行数据处理并同步显示动态曲线，给出测量结果。

3 软件操作界面和电路设计

3.1 测量界面

系统软件基于LabWindows/CVI开发平台设计，测量主界面如图2所示。

图2 程序测量主界面

测量界面中，测量预转时间默认为5 s，用户也可根据需要设置为其他数值，其含义是从电动机转动开始到计算机接收传感器测量值的时间，目的是在计算机处理数据前使被测轴承达到稳定运转状态，以模拟正常使用工况，测量真实的跳动值。测量圈数一般设置为5圈，用户也可以根据需要重新设置圈数，但最小值为1圈。轴承每转动1圈，计算机会定时记录传感器测量值中的1 024个测量数据。计算机根据用户设置的测量圈数连续测量和记录，最后的结果是所有测量值的算术平均值。测量预转时间和测量圈数的设置都是为了避免一些偶然因素对测量结果的影响。

测量完成后，计算结果将显示在界面左下方的表格中，用户可以对测量结果进行保存或将数据以Excel格式导出并打印。另外，测量过程中程序会实时生成被测轴承的跳动曲线，用户可以选择不同的放大倍率对曲线进行放大观察，以便对轴承的动态性能进行分析。