异型三点接触球轴承轴向游隙的测量方法

2021-07-22闫继山李凌霄喻胜堃曲红利段喜川

轴承 2021年2期

关键词：标准件游隙内圈

闫继山，李凌霄，喻胜堃，曲红利，段喜川

(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)

1 异型三点接触球轴承结构

随着集成化要求的提升，轴承结构也趋于复杂化，要求也越来越精细化，某异型三点接触球轴承[1-2]如图1所示，其可承受以轴向载荷为主的联合载荷，要求轴向游隙0.132～0.171 mm，测量载荷150 N。

图1 某异型三点接触球轴承结构示意图

通常，通过手动方式在M533等仪器上检测该异型结构三点接触球轴承的轴向游隙。如图2所示，压盖压住轴承内圈端面并通过螺母将内圈紧固在心轴上，盖圈放置于外圈上，百分表位于盖圈中部，用双手分别握住外圈凸缘两端，同时上、下移动轴承外圈，外圈上下移动的距离即轴向游隙。这种检测方式无法要求特定的加载力，手的加载力因人而异(约0～150 N)，会导致测量误差和重复误差均较大，影响检测可信度。因此，提出了一种轴向游隙检测方法，通过仪器加载排除人为的影响因素。

图2 M533仪器手持轴向游隙示意图

2 改进的轴向游隙检测方法

2.1 测量原理

轴向游隙的定义为轴承装配成品后，一个套圈固定，另一个套圈沿轴向从一个极限位置移动到另一个极限位置的距离[3]，对于该异型三点接触球轴承，对半内圈轴向加载分别测量两半内圈对外圈的凸出量，减去外圈与内圈之间的高度差，即可得到该轴承的轴向游隙。

2.1 测量方法

两半内圈对外圈端面的凸出量如图3所示，为准确检测单套轴承在一定预载荷作用下的端面凸出量[4-5]，采用T693S凸出量仪并制作了相应的对零标准件和测量标准件，如图4所示。

图3 两半内圈对外圈端面的凸出量示意图

图4 T693S凸出量测量仪及相应的标准件

(1)

(2)

综上分析，可得该异型三点角接触球轴承的轴向游隙Ga为

Ga=C-B-(δ1+δ2)，

(3)

式中：C为轴承外圈的高度，mm；B为两半内圈的总高度，等于第1半内圈高度B1与第2半内圈高度B2之和，mm；H1，H2分别为第1半内圈侧，第2半内圈侧凸出量测量标准件的高度，mm。

3 实际验证

根据上述轴向游隙测量原理，使用专用附件随机选择5套该异型三点接触球轴承进行轴向游隙检测，结果见表1，其中，对附件要求如下：

1)第1、第2半内圈对外圈凸出量测量标准件的两端面平行差和平面度不超过0.001 mm，其高度H1，H2的实测值在使用前需鉴定，并且H1，H2的实测值应分别约等于δ1，δ2，以方便测量和计算。本例中H1鉴定值为2.192 mm，H2鉴定值为36.843 mm。

2)内圈对外圈凸出量对零标准件的两端面平行差与平面度不超过0.001 mm，高度H应与产品总高接近，避免造成多余的仪器调整。

表1 轴向游隙的测量计算结果

为验证本文测量方式的可靠性，通过理论计算轴向游隙与M533仪器上手端测量轴向游隙进行比较。轴向游隙Ga的理论计算公式[6]为

(4)

式中：ri为内圈沟道半径；re为外圈沟道半径；R为钢球半径；Gr为径向游隙；e为内圈偏心量。使用高精度轮廓仪测量上述5套轴承的相关参数，与径向游隙计算得到轴向游隙，结果见表2。

表2 轴向游隙的理论计算结果

利用M533仪器，通过手端测量轴向游隙，为尽可能排除人为因素，测量时由2名熟练操作工分别进行，合手劲后得到的数据见表3。

表3 轴向游隙手端测量结果

不同测量方法所得轴向游隙相对轴向游隙设计值的偏离度如图5所示，其中轴向游隙设计值为不考虑制造偏差，根据该型轴承径向游隙与轴向游隙的正相关关系换算得到，偏离度=(检测值-设计值)/设计值。由图5可知：偏离度从低到高排序依次为理论计算、T693S加载测量、手持测量，对比分析表明T693S凸出量测量仪的测量数据可信，而且该检测方式排除了人为因素，更符合设计要求。