軸承保持架動平衡夾緊模的改進

劉海波，黃 華

（哈爾濱軸承集團公司 航空航天軸承制造分廠，黑龍江哈爾濱150036）

1 前言

作為軸承四個構件之一的軸承保持架，其作用是把滾動體均勻地隔開，以避免它們相互碰撞，并引導滾動體正常運轉，防止它們脫落和改善軸承內部潤滑等功能。軸承高速運轉時保持架會由于材料組織不均勻，或保持架外形、結構的誤差而產生相當大的離心力，從而影響軸承的使用性能，所以部分軸承要求檢測保持架的動不平衡量。對于檢測值超過成品規定值的保持架，通常允許從兩端面或外圓表面去除材料，但去除深度不得超過規定值。

2 動平衡機CAB699的工作原理

轉子的重量平分在兩支架上，黑白反光紙粘于轉子上，工作時轉子不平衡量的角度位置傳送到轉子上，在該角度位置執行不平衡校正。對于一個圓柱形的剛性轉子，應進行雙面校正，即校正質量應在兩個平面上進行。

不平衡量=不平衡質量×半徑 (1)

以帶內臺階的某軸承保持架為例，其結構如圖1所示。成品要求其不平衡量不超過2g·cm,從兩端面去除材料，但去除深度不得超過0.4mm，邊緣要圓滑過渡。

3 改進前的動平衡夾緊模

改進前動平衡夾緊模為組合結構，以保持架外徑定位，材料為45#鋼，如圖2所示。

其工作原理：心軸與夾具過盈配合，夾具與保持架過渡配合。動平衡機的支點軸承于兩支點處帶動夾緊模旋轉，夾緊模靠滑動摩擦力帶動保持架旋轉。

該方案的優點是心軸可以通用，測不同的保持架，只需更換夾具即可，不必一種保持架訂購一件心軸，從使用材料和訂貨數量的角度講，節約了工裝成本。

但其缺點是：

（1）更換夾具時容易破壞其與心軸的配合精度及各自的幾何精度。經過多次的裝配和拆卸，會使夾具和心軸的配合面磨損，尤其心軸一旦磨損，將影響到與其它夾具的配合精度；在裝配和拆卸的過程中需要用力，很容易破壞夾具的幾何精度。

（2）每更換一次夾具，都需重新檢測夾緊模的動不平衡量，并執行不平衡校正。這樣，第一延長了準備時間，第二對于同一夾具，由于每次裝配時與心軸存在角度位移及幾何變形，所以必然得重新校正、去除動不平衡量，更換多次之后，卡具的表面將被修磨得很不規則，影響外觀。

（3）夾具與保持架之間存在間隙，啟動和止動轉子時易產生周向位移，誤導操作者確定保持架不平衡量的角度位置。因為粘于轉子上的黑白反光紙的位置始終被視為零角度位置，工作時轉子不平衡量的角度位置傳送到轉子上，即平衡機顯示的角度是相對于零角度位置的，操作者沿著半徑方向間接確定保持架的角度位置。

（4）整個轉子的最大直徑是夾具的外徑，不是保持架的外徑，而去除動不平衡量是從保持架上去除，轉子的動不平衡量會累計給測量值，對測量值的準確性影響大。

由公式1可得公式2：

由于夾具的外徑大于保持架的外徑，所以檢測所得的不平衡質量值要小于實際的不平衡質量值。

4 改進后的動平衡夾緊模

改進后動平衡夾緊模為一體結構，以保持架內臺階面定位，在夾緊模的定位面加工出與保持架兜孔數目相同的凹槽，使內臺階懸于凹槽內。如圖3所示。

其工作原理：夾緊模與保持架過渡配合。動平衡機的軸承于兩支點處（支點同圖2）帶動夾緊模旋轉，夾緊模靠滑動摩擦力F1和凹槽的一個側面對內臺階的推力F2推動保持架旋轉，如圖4所示。

該方案的優點是：

（1）一體結構設計，避免了組裝結構的形位誤差，同時避免了再次使用同一夾緊模時重新校正、去除模具的動不平衡量。節約了準備時間，保留了模具良好的外觀。

（2）啟動和止動轉子時，夾緊模凹槽能對保持架內臺階限位，使夾緊模與保持架不會產生周向位移，操作者可以準確確定動不平衡量的角度位置。

（3）整個轉子的最大直徑是保持架的外徑，而去除動不平衡量恰是從保持架上去除，能夠保證測量值的準確性。

（4）夾緊模的材料選用GCr15，其剛性、耐損性都高于45#鋼，同時中間部位鏤空，極大地減小了轉子的重量。

（5）改進后的夾緊模的直徑小于改進前的，選擇加工棒料相對容易些，材料的價格也會相對低些。

當然其缺點是材料的利用率低。但是，與產品的質量相比，更應該追求產品的質量，而不是一味地控制工裝的成本。

5 結論

改進后的動平衡夾緊模，使檢測保持架的動不平衡量值更準確，避免了更換不同產品時重新校正夾緊模的動不平衡量，修磨去除材料的深度和次數大大減小了,從而提高了模具的使用壽命，也縮短了生產前的準備時間。該結構的動平衡夾緊模可以推廣到其它帶內臺階的各類產品的動不平衡量檢測。