压力可调式大型轴承轴向跳动测量仪

孟艳艳，孙斌，赵景周，时可可

(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)

对于高精度的大型轴承，除了严格控制轴承套圈主要工作面(滚道)的质量，还应对成套轴承的内圈轴向跳动Sia及外圈轴向跳动Sea进行精确检测和有效控制[1-2]，以保证产品的综合质量[3-4]，满足用户需求。

1 现行轴向跳动测量仪

现行轴向跳动测量仪B205的测量状态如图1所示。测量Sia时，将轴承的外圈端面放置在仪器测量支承上，仪表测量内圈端面，在内圈端面加装配重并快速旋转内组件，待内组件旋转平稳后，观察仪表指针变化，最大示值与最小示值的差值即Sia；测量Sea的操作方法与测量Sia相似，需要支承内圈端面，旋转外圈，通过仪表示值变化获得Sea。

1—配重；2—被测产品；3—测量系统；4—底座

上述测量方法虽然可以有效地测量轴向跳动，但是加装的配重给测量过程带来了诸多不便:1)配重属于规格系列配件，使用时会存在规格尺寸不合适的情况，需要根据内径尺寸储备多种规格的配重，增加了测量成本，同时对管理、存放也带来了困难；2)配重质量一般为20～50 kg，每次测量都需搬卸，劳动强度大；3)配重与被测套圈端面连结方式仅为零部件表面接触，没有任何固定的机械约束，旋转过程中有失控掉落的风险，且旋转套圈时由于离心力的存在会造成配重偏移，导致轴向跳动的测量结果存在一定的误差。

2 压力可调式轴向跳动测量仪

通过借鉴B205的定位支承和测量方式[5]以及手动压力机的加载原理，设计了一种可用于外径80～400 mm大型轴承的压力可调式轴向跳动测量仪，其克服了现有测量方式的弊端，确保轴承旋转过程中滚动体与内、外滚道紧密接触。

压力可调式轴向跳动测量仪的测量状态如图2所示。测量步骤为：首先，根据轴承外形尺寸及测量项目(Sia或Sea)调整支点和立柱支点的位置，对轴承进行水平方向的定位；其次，将被测轴承平放在调整好的支承点上；然后，将压盖、精密推力球轴承放置到位，并旋转手柄使被测轴承套圈受到均衡压力，以保证套圈可以平稳旋转；最后，调整测量系统保证表针与被测套圈端面良好接触，旋转轴承使被测套圈转动一周，观察仪表指针变化量，即可得到轴向跳动值。

1—旋转手柄；2—精密推力球轴承；3—压盖；4—测量系统；5—被测轴承；6—底座；7—立柱支点；8—支点

3 试验分析

为验证压力可调式轴向跳动测量仪测量结果的准确性，取5套不同型号的轴承作为被测件(32234，32030，32240，6032E，6222对应的编号j=1，2，3，4，5)，选择3名测量人员(对应序号i=1, 2, 3)分别使用B205和压力可调式轴向跳动测量仪进行试验。

3.1 准确性验证

不同测量人员使用同一台仪器测量同一套轴承的Sia，测量结果如图3所示；同一测量人员使用不同仪器测量同一套轴承的Sia，测量结果如图4所示。

分析图3和图4的测量结果可以发现，2套测量方案的测量误差都在[0, 2]μm范围内且大多都在[0, 1] μm范围内；仅有一组测量误差 [1, 2] μm是使用B205测量得到，与其加装的配重在旋转过程中偏移使得被测套圈受力不均有关。因此，可以认为压力可调式轴向跳动测量仪具备测量套圈轴向跳动的能力，且具备较好的测量精度及准确性。

图3 不同仪器的测量结果

图4 不同人员的测量结果

3.2 可靠性验证

取10套32234型圆锥滚子轴承作为被测件，选择不同测量人员使用压力可调式轴向跳动测量仪测量3次轴承轴向跳动值，结果见表1。表中xmn为Sia测量结果 (m为轴承编号，m=1,2,…,10；n为测量次数，n=1,2,3)。

由表中数据可知，同一测量人员对同一套轴承的3次测量结果基本相同，误差范围为[0,1]μm，表明测量结果具有良好的稳定性；仅有3套轴承测量结果平均值的方差不为0，但最大仅为0.026，表明测量结果的平均值相对于真值的偏离很小，即测量结果的一致性很好，间接表明压力可调式轴向跳动测量仪具有良好的稳定性和可靠性。

4 结束语

后续跟踪32234的批量测量时，使用B205时1个台班可测量约60套轴承，而采用压力可调式轴向跳动测量仪时1个台班可测量90套轴承，工作效率提高了50%。试验也表明所设计的压力可调式测量仪可以更好地保证测量的精度与准确性，而且结构简单，操作方便，提高测量效率的同时减轻了劳动强度。