大型轴承径向游隙测量方法

宋海涛，张晓利，郑红威，耿涛

(1.洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039；2.凯迈(洛阳)测控有限公司，河南 洛阳 471039)

径向游隙是轴承的一项重要技术指标，直接影响轴承的使用性能及寿命。游隙过大会导致轴承打滑；游隙过小会造成轴承使用过程中发热量增加，导致轴承烧伤，甚至卡死。因此准确测量轴承径向游隙十分重要。

对于球轴承，测量径向游隙时，球必须处于轴承套圈的沟底位置，目前的测量方法有仪器测量和手推测量。仪器测量适用于对测量载荷精度要求高的场合，测量时轴承一般为卧轴安装，可根据要求准确施加测量载荷，测值的重复精度高，受人为主观因素影响小。而手推测量法是一种传统的简易测量方法，一般在轴承平放状态(立轴)下进行，采用手推加载，所加载荷由测量者根据经验把握，测量载荷的大小及测值准确度受操作者的影响大。

对于大型球轴承，受轴承尺寸规格影响，无专用测量仪器。由于钢球较重，手推测量时，钢球不在沟底位置，而且不能按要求精确施加测量载荷，无法准确测量轴承径向游隙。因此，设计了一种定量加载精确测量大型轴承径向游隙的方法。

1 测量方法

测量原理如图1所示。测量轴承游隙前，用标记笔在外圈端面沿径向对称位置分别划直线进行标记，将外圈放置在V形块(图2a)上，保证其中1个标记位于轴承底部；然后将固定块与内圈固定在一起，磁力表架放置在固定块上，配重块(图2b)放在外圈顶部中间位置，使配重块端面的竖直标记与外圈端面的直线标记在同一平面内；最后将磁力表架的测头指向外圈端面的另一直线标记处，即轴承的最顶端位置。

1—V形块；2—固定块；3—磁力表架；4—配重块；5—轴承外圈；6—保持架；7—轴承内圈

(a)V形块 (b)配重块

自由状态下，依靠内圈及固定块的自重使二者下沉，读出此时表盘的读数，记为a(可根据测量载荷适当调节固定块的大小及质量)。

缓缓抬起固定块至外圈与V形块完全脱离，相当于将内圈固定，依靠外圈及保持架的自重测量此时轴承径向游隙的另一极限值,记为b,则轴承游隙为|b-a|。根据测量载荷可适当调节配重块的质量。

2 实例分析

在此，以双半内圈三点接触球轴承为例对测量方法进行说明。轴承外形尺寸φ220 mm×φ370 mm×69 mm；外圈质量We=11.4 kg；半内圈质量Wi=4.13 kg；单个钢球质量Wb=0.441 kg；保持架质量Wc=4.71 kg；钢球个数Z=15；磁力表架的质量为W0；轴承径向游隙测量载荷要求为147 N，即15 kg。

2.1 自由放置状态

在自由放置状态下，测量载荷相当于内圈、部分钢球、磁力表架及固定块的质量。根据轴承尺寸画出比例图，如图3所示。

图3 轴承竖直放置时钢球位置示意图

由图中几何关系可知， 1～3号钢球对内圈的作用力在竖直方向上的分力分别为(g为重力加速度)

则轴承自由放置状态时，由钢球自重加载在内圈竖直方向上的分力为

即总质量为1.655 kg，根据测量载荷要求，定做固定块的质量为Wg=15-1.655-2Wi-W0。

2.2 轴承悬空状态

将固定块平缓抬起，此时测量载荷相当于外圈、保持架、部分钢球及配重块的质量。因为轴承引导方式为外圈挡边引导，当轴承被提起后，保持架质量也加载在外圈上。根据轴承尺寸画出比例图，如图4所示。

图4 轴承竖直放置时钢球位置示意图

由图中几何关系可知， 1～4号钢球对内圈的作用力在竖直方向上的分力分别为(g为重力加速度)

F′1=Wbg×cos 12°×cos 12°=0.422g，

F′2=Wbg×cos 36°×cos 36°=0.289g，

F′3=Wbg×cos 60°×cos 60°=0.110g，

F′4=Wbg×cos 84°×cos 84°=0.005g。

则钢球自重加载在外圈竖直方向上的分力为

即总质量为1.652 kg，根据测量载荷要求，定做配重块的质量为Wp=15-We-Wc-1.652。

根据轴承参数及测量载荷要求，先计算出固定块及配重块的质量，然后即可按此方法测量轴承径向游隙。

3 结束语

根据轴承游隙的测量原理及大型轴承的结构特点，设计了一种径向游隙测量方法，该方法简单快捷，而且测量效率及准确性均较高，可用于大型轴承径向游隙的批量测量。