滚针轴承轴向偏移检测方法探讨

蔡珏

【摘 要】连杆大头滚针轴承是发动机十分重要的组成部分，无内外圈的滚针轴承是活塞结构的主要组成形式。滚针轴承在使用过程中轴向偏移是其主要表现特征，在工作中会对轴承的振动与噪声产生一定影响，从而对发动机的使用性能产生影响。轴承材料、装配等都是引起轴向偏移的因素。为不断提升滚针轴承轴的整体性能，需对滚针轴承轴向偏移检测方法进行探讨，希望为提升发动机的整体运行性能提供一些参考意见。

【Abstract】Needle roller bearing with the big end of the connecting rod is a very important part of the engine. Needle roller bearing without an inner and outer ring is the main form of piston structure. The axial deviation is the main feature of needle roller bearing in the process of use， which will have a certain impact on the vibration and noise of the bearing in work， thus affecting the performance of the engine. Bearing materials and assembly are all factors that cause axial deviation. In order to continuously improve the overall performance of needle roller bearing shaft， it is necessary to discuss the detection method of axial deviation of needle roller bearing， hoping to provide some reference suggestions for improving the overall operational performance of the engine.

【关键词】滚针轴承;轴向偏移;外圈轴向偏移;偏移检测

【Keywords】needle roller bearing; axial deviation; axial deviation of the outer ring; deviation detection

【中圖分类号】TH133.3                                          【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）06-0168-02

1 引言

滚针轴承在发动机中发挥着重要的作用，使得生产企业对滚针轴承的质量要求较高。滚针在引导过程中的倾斜，主要是由保持架的引导接触面及保持架的结构尺寸较小造成的。在滚针轴承投入安装使用前需要进行检测，滚针轴承轴向偏移的检测是十分重要的环节，也是对滚针轴承整体性能评价的主要因素[1]。因此，对滚针轴承轴向偏移检测方法进行探讨具有重要意义。

2 保持架偏差引起外圈轴向偏移

2.1 外圈轴向偏移

在实际应用过程中，内外圈滚道的锥度以及安装的平行度等都会造成滚针轴承轴向偏移，下面主要对引起轴向偏移中保持架偏差进行探究。滚针与轴向在进入滚道之后会保持一个非平行的状态，这时滚针会出现歪斜的情况，滚针就会无法在滚道上进行正常运行。滚针轴线产生歪斜，是在保持架作用面的偏差条件下产生的，椭圆形点为歪斜滚针与滚道的起始接触形式，轴承滚道的切线方向为滚针截面长轴的方向，滚针歪斜角会对长轴的大小造成一定的影响[2]。

设滚针与轴承轴线歪斜角为α，这时可以得出滚针上沿轴承轴线方向上的力为：

ΣFnx·cosα+ΣFny·sinα=mnan

这时就可以得出有滚针在进入滚道时所受的轴向作用力：Fnx0=（Qrf+Qrb+Fobcosβ+Fob+Fif+Qψobsinβ）cosα+（Qψf +Qψobcosβ-Qψif-Frf-Frb-FobQψobsinβ）sinα=mn

在上述公式中，mn、an、a分别为滚针的质量、滚针发生轴向移动的加速度、滚针歪斜角。

这时就可以看出，当外圈静止不动时，内圈会在逆时针的方向进行旋转，轴向作用力的产生会在歪斜的滚针与滚道的摩擦下出现，在轴向会产生一定的轴向偏移，这时是滚针轴承的外圈产生的，这样就会对轴承的性能产生一定的影响。

2.2 外圈偏移的检测方法

在对滚针轴承的轴向偏移进行检测时，一般会分为内、外圈转动，内圈转动是工厂实际应用最多的检测方法，在检测时，主要形式为滚针轴承的芯轴转动。

3 轴向偏移检测系统参数

3.1轴承径向滚动体载荷

需要在内外圈之间、保持架接触点之间留有一定的缝隙，这样就能确保滚针在转动时保持灵活性，滚针位置会在轴承运转过程中出现变化，就会导致滚针在受力部位的数量发生变化。在受载条件不同的情况下，滚针承受的载荷也会出现一定规律的变化。轴承上的径向载荷（Q）与滚动体上载荷的竖向分量的和为：Fr=ZFnψ=（δr-Pd）nJr（ε）=（ε：载荷分布系数）。

3.2 惯性轮间隙对轴向偏移的影响

在实验过程中，滚针轴承产生轴向偏移，为方便地对轴承的质量进行评价，需确保在检测过程中，减少接触滚针的数量，确保惯性轮的稳定性，同时也要保证有2个滚针的状态为接触状态，剩下的5个就会对惯性轮产生轴向偏移产生一定的阻碍。在滚针接触的变化过程中，也就是从0到10的变化过程中，确保2个滚针为接触状态，3个滚针为非接触状态，这时再对角度进行调整，当在20以上时，第三个滚针在这时进入接触状态，这样就能发现，前后滚针接触的临界点为滚针在顶上的位置。

3.3 惯性轮转速对轴向偏移的影响

假设在外圈上，滚针转过了β角，对滚针进行复原，在实际操作过程中会存在一定的差别。在分析之后可得，滚针间的间隙与跳动量成正比，会对检测评价造成一定的影响。因此，要将滚针间的间隙控制在合理的范围，最好不要过大。在间隙的选择上，要保证在检测过程中，提升可操作性，减少惯性轮跳动对检测造成的影响。转速会对惯性轮的水平跳动造成一定影响，当转速过大时，就会对检测造成一定的干扰。因此，要对惯性轮转速进行合理控制，减少对轴向偏移造成的影响，确保检测工作的有序进行。

4 结语

滚针与内外导轨接触面上，滚针半径相对较小的情况时，会导致滚针出现歪斜运动，增加弯曲变形的几率。但是，保持架在实际应用中无法确保滚针接触面与轴向保持绝对的平衡，在保持架的作用下，滚针就会进入受力作用区，一旦滚针在歪斜的情况下进入承载区时，就会出现轴向偏移的现象。通过对滚针轴承轴向偏移检测方法的探讨，有助于实现我国轴承行业的可持续发展，满足行业对轴承的批量生产需要，提升该行业的经济效益。

【参考文献】

【1】陶涛，马小燕，花良浩，等. 改进型SVM在轴向磁轴承转子位移自检测中的应用[J]. 电机与控制应用， 2018， 45（10）：109-115.

【2】张汉年， 鲍安平， 段向军，等. 高频信号注入的无轴承同步磁阻电机转子位移检测方法[J]. 微特电机， 2017， 45（3）：26-30.