NJ型圓柱滾子軸承軸向凸出量的控制

周百嶺，王學(xué)輝，王艷玲

(西北軸承股份有限公司，銀川 750021)

符號(hào)說明

a11——外圈基準(zhǔn)端面?zhèn)葥踹厡挾?/p>

a12——外圈非基準(zhǔn)端面?zhèn)葥踹厡挾?/p>

a21——內(nèi)圈擋邊寬度

C——外圈寬度

E——軸承滾道寬度

Lw——滾子長度

Δ——軸向凸出量

圓柱滾子軸承內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)簡單，制造精度較高，承載能力大，剛性好，應(yīng)用十分廣泛。尤其在不需要軸向引導(dǎo)的場(chǎng)合，采用浮動(dòng)軸承配置是一種經(jīng)濟(jì)的解決方法。浮動(dòng)軸承配置在結(jié)構(gòu)上與間隙可預(yù)調(diào)軸承類似，但其軸要利用軸向游隙s相對(duì)軸承座移動(dòng)。s值由引導(dǎo)精度確定[1]，需保證即使在不利的熱工況下也能防止軸承產(chǎn)生有害的軸向預(yù)載荷。

在裝有NJ型圓柱滾子軸承的浮動(dòng)軸承配置中，長度變化在軸承中進(jìn)行補(bǔ)償。內(nèi)圈和外圈均可過盈配合。

1 問題的提出

圓柱滾子軸承軸向凸出量測(cè)量方法如圖1所示，3點(diǎn)水平均勻支承軸承外圈，使內(nèi)圈帶擋邊端面朝上，測(cè)量內(nèi)、外圈同側(cè)端面高度差，即內(nèi)圈端面相對(duì)外圈端面的凸出量，凸出量有正、負(fù)。

圖1 圓柱滾子軸承軸向凸出量測(cè)量原理

主機(jī)用戶裝機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)裝在同一軸上的2套NJ2240軸承軸向凸出量差異(離散性)較大，需對(duì)軸承零件選配才能滿足主機(jī)要求，致使生產(chǎn)效率較低，裝配工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大。為更好滿足軸承使用性能要求，提高效率，有必要對(duì)NJ型軸承軸向凸出量進(jìn)行定量探討。

2 理論計(jì)算分析

2.1 軸向凸出量Δ1(支承外圈基準(zhǔn)端面)

Δ1=C-(a11+Lw+a21)，

(1)

由(1)式可知，極限凸出量為

Δ1max=Cmax-(a11min+Lwmin+a21min)，

Δ1min=Cmin-(a11max+Lwmax+a21max)，

C，a11，Lw，a21，E的尺寸公差見文獻(xiàn)[2-3]。

2.2 軸向凸出量Δ2(支承外圈非基準(zhǔn)端面)

外圈非基準(zhǔn)端面?zhèn)葥踹厡挾萢12為

a12=C-a11-E。

(2)

軸向凸出量Δ2為

Δ2=C-(a12+Lw+a21)。

(3)

由(2)和(3)式得

Δ2=a11+E-Lw-a21。

(4)

由(4)式得，極限凸出量

Δ2max=a11max+Emax-Lwmin-a21min，

Δ2min=a11min+Emin-Lwmax-a21max。

由(1)和(4)式可知，支承外圈基準(zhǔn)端面時(shí)，外圈寬度公差較大，對(duì)凸出量影響較大；而支承外圈非基準(zhǔn)端面時(shí)，凸出量與外圈寬度無直接關(guān)系，而與之相關(guān)的a11，Lw，a21，E的公差較小，對(duì)凸出量影響也相對(duì)較小。凸出量為綜合因素影響的結(jié)果，依產(chǎn)品圖合套，內(nèi)外圈端面基準(zhǔn)統(tǒng)一，成套軸承軸向凸出量離散性相對(duì)較小。

3 工藝分析

NJ型圓柱滾子軸承外圈磨加工工藝流程為：粗磨非基準(zhǔn)端面→粗磨基準(zhǔn)端面→磨外徑面→粗磨擋邊內(nèi)徑面→粗磨外滾道→精磨非基準(zhǔn)端面→精磨基準(zhǔn)端面→精磨外徑面→精磨擋邊內(nèi)徑面→精磨外滾道→精磨外圈擋邊→超精外滾道。

由工藝流程可知，外圈要保證的軸向尺寸為基準(zhǔn)端面?zhèn)葥踹厡挾裙?、滾道寬度公差和套圈總寬度公差；而非基準(zhǔn)端面?zhèn)葥踹厡挾乳g接控制。也就是說外圈基準(zhǔn)端面?zhèn)葥踹厡挾却笥诜腔鶞?zhǔn)端面?zhèn)葥踹厡挾取?/p>

實(shí)際加工中，由于非基準(zhǔn)端面未做打印標(biāo)記，如果不進(jìn)行端面測(cè)量，目測(cè)分不清哪個(gè)面為基準(zhǔn)面，實(shí)際上互為基準(zhǔn)加工兩端面。而且GB/T 307.2—2005《滾動(dòng)軸承測(cè)量和檢驗(yàn)的原則及方法》并未對(duì)NJ型成套軸承軸向凸出量作出明確要求，實(shí)際操作中未檢測(cè)軸向凸出量。所以軸承外圈在制造過程中，以兩端面互為基準(zhǔn)磨擋邊，合套時(shí)實(shí)際區(qū)分不出外圈基準(zhǔn)端面。

4 應(yīng)對(duì)措施

(1)端面做工藝標(biāo)記。在外圈非基準(zhǔn)端面做工藝標(biāo)記，合套時(shí)使內(nèi)、外圈基準(zhǔn)統(tǒng)一，即內(nèi)圈打字端面(帶擋邊端面)與外圈工藝標(biāo)記端面不在同側(cè)，消除由于分不清套圈端面基準(zhǔn)而引起的誤差。通常安裝基準(zhǔn)為非打字面，端面朝外的為打字面。

(2)提高合套零件加工精度。對(duì)尺寸較小的軸承，可以選擇雙端面磨床，提高軸向尺寸一致性；對(duì)尺寸較大的套圈，壓縮套圈寬度和擋邊寬度公差，以較為經(jīng)濟(jì)的方式加工。

為滿足軸向凸出量的要求，通常同批次軸承最大與最小凸出量之差應(yīng)不大于0.15 mm。通過在外圈非基準(zhǔn)端面做工藝標(biāo)記和提高軸承合套零件的制造精度，可以滿足用戶的使用要求。

5 舉例說明

當(dāng)水平支承外圈基準(zhǔn)端面時(shí)，軸向凸出量Δ1max=+0.11mm,Δ1min=-0.38 mm。當(dāng)水平支承外圈非基準(zhǔn)端面時(shí)，軸向凸出量Δ2max=+0.21 mm，Δ2min=-0.04 mm。

實(shí)際生產(chǎn)中，由于分不清外圈基準(zhǔn)端面，而使軸向凸出量為-0.38～+0.21 mm，離散性較大。通過對(duì)外圈非基準(zhǔn)端面做工藝標(biāo)記，使內(nèi)、外圈端面基準(zhǔn)統(tǒng)一，可以將軸向凸出量控制在-0.04～+0.21 mm；通過提高工藝裝備水平，使擋邊寬度為(16.5±0.02) mm，則可進(jìn)一步將軸向凸出量控制在+0.01～+0.17 mm，可滿足主機(jī)要求。

6 結(jié)束語

為滿足主機(jī)對(duì)軸承軸向凸出量的特殊要求，凸出量可依圖1所示，3點(diǎn)水平均勻支承外圈非基準(zhǔn)端面，通過百分表測(cè)量得到；若零件軸向尺寸經(jīng)測(cè)量確定，端面凸出量也可依(4)式計(jì)算得到。

通過在外圈非基準(zhǔn)端面做工藝標(biāo)記和提高合套零件加工精度，可解決軸承軸向凸出量離散性較大的問題，滿足主機(jī)裝機(jī)要求。