特大型推力轴承磨损量检测装置研究

康延辉， 时可可，孟艳艳

（1. 洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039；2 . 航空精密轴承国家重点实验室，河南 洛阳 471039）

特大型推力轴承磨损量检测装置研究

康延辉1,2， 时可可1,2，孟艳艳1,2

（1. 洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039；2 . 航空精密轴承国家重点实验室，河南 洛阳 471039）

针对特大型推力轴承使用过程中磨损量检测的难题，研究出一种测量装置，该装置利用安装于轴承座圈外径面上的指针和安装于轴承轴圈外径面上的标尺，通过定期记录指针在标尺上的指示位置，实现特大型推力轴承使用过程中磨损量的检测，达到动态监控的目的。

特大型推力轴承；磨损量；指针；标尺；测量

1 前言

推力轴承是一种能够同时承受较大的轴向负荷、径向负荷和倾覆力矩等综合载荷，集支承、旋转、传动、固定等多种功能于一身的特殊结构的轴承，尤其是外径D≥2 000mm的特大型推力轴承。此类轴承由于可以满足各类主机在各种不同工况条件下工作需求，广泛应用于重型机械行业。

对于推力轴承，其工作环境一般为开放环境，工况条件比较恶劣，在工作过程中，不仅要承受重载荷，还会受到杂质进入、润滑不足等影响，使得轴承滚道在使用过程中会产生一定的磨损。特别是在其使用过程的中后期，这种磨损会更加明显，对轴承的旋转精度如游隙、径向跳动、轴向跳动等精度指标产生很大的影响，使得轴承性能逐步退化[1]。鉴于此，为了使轴承旋转精度得到保证，就要对推力轴承使用过程中的磨损进行检测或实时监控，进而确保主机的正常运转和工作性能。

随着特大型推力轴承在主机使用场合的要求愈加严格，磨损引起特大型推力轴承的失效也越来越受重视。目前，针对轴承磨损的研究主要集中于滚动轴承磨损理论分析与数值仿真[2-4]、微动磨损的试验分析[5-7]以及关节轴承磨损失效分析[8-10]等，但是这些研究都是针对中小型轴承磨损的研究；而针对特大型推力轴承的宏观磨损量检测技术还未提出相关检测方法。因此，本文提出一种关于特大型推力轴承使用过程中宏观磨损量的检测方法，并设计了一套检测装置，以实现对特大型推力轴承宏观磨损量的实时检测，从而能够及时发现轴承使用性能的异常状态，避免不必要的相关损失及生产安全隐患。

2 特大型推力轴承磨损量检测装置

通过对特大型推力轴承磨损量检测技术难题进行分析和研究，提出一种磨损量检测方法，即通过定期读取安装在轴圈上的指针对应于均布在轴承座圈上标尺的刻度值，计算出一段时间内轴承的磨损量。基于此检测方法，初步设计了一种特大型推力轴承磨损量检测装置。该检测装置由指针组件和标尺组件两部分组成，指针组件由指针和指针底座构成，标尺组件由标尺和标尺底座构成。指针底座安装在特大型轴承轴圈的外径面上，指针安装在指针底座的外侧。标尺底座安装在特大型轴承座圈的外径面上，标尺安装在标尺底座的外侧，并且标尺组件为四套，沿座圈外径面圆周均布，通过与指针的配合使用读取轴圈相对座圈轴向位置的变化值，进而实现特大型推力轴承磨损量的检测。

检测装置结构示意图如图 1 所示。

图1 磨损量检测装置示意图

指针、指针底座和标尺结构示意图如图 2、图 3 和图 4 所示，其中指针组件为一套，由指针（见图 2）和指针底座（见图 3）构成，指针和指针底座通过内六角螺钉组合固定安装在轴圈的外径面上。标尺组件为四套，由标尺（见图 4）和标尺底座构成，其中标尺底座与指针底座结构相似，二者只是高度不同；标尺和标尺底座通过内六角螺钉均布安装于座圈的外径面上，并将标尺组件分别标记为 1 号、2 号、3 号、4 号。标尺精度为mm，最小分辨率为0.2mm。

图2 指针

图3 指针底座

图4 标尺

指针组件和标尺组件安装前需在轴承相应位置上加工螺纹孔（在淬火前加工），所加工的螺纹孔很小，能固定指针组件和标尺组件即可。该检测装置适用于外径D≥2 000mm的特大型推力轴承，对于安装固定指针和标尺组件用的螺纹孔不影响所用轴承的旋转精度及其使用性能。

3 特大型转盘轴承磨损量的检测

对推力轴承磨损量进行检测时，要在轴承安装后使用前进行首次测量，并将测量值作为后续重复测量的基准值。具体检测方法为：旋转设备，使指针与1号标尺对齐，记录指针针尖在标尺上对应的数值S1，旋转设备将指针移至下一个标尺位置，重复以上测量过程，并记录指针针尖在 2 号标尺、3 号标尺、4 号标尺对应数值 S2、S3、S4，完成测量推力轴承轴圈相对座圈磨损前轴向位置的初始值 S0，则相对初始值 S0为：

S0=（S1+S2+S3+S4） /4

根据轴承使用工作情况，间隔一段时间（或不定期）按上述测量步骤对轴圈相对座圈的位置进行检测，并记录检测数值S1′、S2′、S3′、S4′，得出相应轴圈相对座圈轴向位置测量值S0′，则S0＇为：

S0′= （S1′+S2′+S3′+S4′） /4

由此可得该检测时间的推力轴承轴圈相对座圈轴向位置的变化量△S为：

则推力轴承经过一定时间使用后产生的磨损量为△S＇，则：

上述检测方法为实现特大型推力轴承磨损量的测量和实时监控奠定了理论基础；检测装置为磨损量的检测提供了可靠的检测手段。

4 结束语

本文研究设计的特大型推力轴承磨损量检测装置，通过指针与标尺的配合测量装配高度的变化量得到推力轴承使用过程的磨损量，解决了现有特大型推力轴承磨损量检测的技术难题，且本检测装置具有结构简单、结果准确、操作方便的优点，不仅可以实现推力轴承磨损量的检测，且能对推力轴承磨损量实时检测，达到动态监控，适合特大型推力轴承磨损量有要求的场合。该装置处于理论设计的模型阶段，尚未应用，一些具体尺寸没有给出。待到具体使用时再根据用户的要求及使用中的具体情况，来确定相关的具体尺寸。

[1] Harris, T. A.,Kotzalas, M. N.滚动轴承分析[M]北京： 机械工业出版社, 2009.

[2] 姚建雄, 谭建平, 杨斌. 圆柱滚子轴承磨损失效的ADAMS仿真及实验[J]. 中国机械工程, 2014, (17)：2327-2330+2343.

[3] 梁英, 何惜港, 曲琼. 圆柱滚子轴承引导面异常磨损分析[J]. 轴承, 2012, (8)：41-42.

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[5] 王思明, 许明恒, 周海军. 滚动轴承微动磨损研究[J]. 轴承, 2011, (4)：55-58.

[6] 王思明, 许明恒. 风力发电机转盘轴承微动磨损的试验研究[J].中国机械工程, 2010, (20)：2430-2433.

[7] 张雪萍, 姚振强. 轿车轮毂轴承微动磨损试验分析[J]. 机械工程学报, 2002, (10)：105-107.

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[9] 杨育林, 房兴明, 吴峰. 自润滑关节轴承磨损性能研究[J]. 轴承, 2015, (12)：38-41.

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（编辑：钟 媛）

Study on wear quantity testing device for extra-large size thrust bearing

Kang Yanhui1,2, Shi Keke1,2, Meng Yanyan1,2

( 1. Luoyang LYC Bearing Co., Ltd., Luoyang 471039, China; 2. State Key Laboratory of Aerospace Precision Bearing, Luoyang 471039, China )

For the difficult problem of wear quantity testing existed in the usage of the extra-large size thrust bearing, a kind of measuring device is studied, by using the indicator installed on the outer-diameter surface of the bearing race and the rulers located at the outer-diameter surface of the bearing shaft washer, and regular record the indicating position of the indicator on the rulers, wear quantity testing of the extra-large size thrust bearing can been realized to achieve the purpose of the dynamic monitoring.

extra-large size thrust bearing; wear quantity; indicator; ruler; testing

TH133.33

B

1672-4852（2016）04-0033-03

2016-08-08.

康延辉（1970-），男，高级工程师.