大型軸承徑向游隙測(cè)量方法

宋海濤，張曉利，鄭紅威，耿濤

(1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2.凱邁(洛陽)測(cè)控有限公司，河南 洛陽 471039)

徑向游隙是軸承的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，直接影響軸承的使用性能及壽命。游隙過大會(huì)導(dǎo)致軸承打滑；游隙過小會(huì)造成軸承使用過程中發(fā)熱量增加，導(dǎo)致軸承燒傷，甚至卡死。因此準(zhǔn)確測(cè)量軸承徑向游隙十分重要。

對(duì)于球軸承，測(cè)量徑向游隙時(shí)，球必須處于軸承套圈的溝底位置，目前的測(cè)量方法有儀器測(cè)量和手推測(cè)量。儀器測(cè)量適用于對(duì)測(cè)量載荷精度要求高的場(chǎng)合，測(cè)量時(shí)軸承一般為臥軸安裝，可根據(jù)要求準(zhǔn)確施加測(cè)量載荷，測(cè)值的重復(fù)精度高，受人為主觀因素影響小。而手推測(cè)量法是一種傳統(tǒng)的簡(jiǎn)易測(cè)量方法，一般在軸承平放狀態(tài)(立軸)下進(jìn)行，采用手推加載，所加載荷由測(cè)量者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)把握，測(cè)量載荷的大小及測(cè)值準(zhǔn)確度受操作者的影響大。

對(duì)于大型球軸承，受軸承尺寸規(guī)格影響，無專用測(cè)量?jī)x器。由于鋼球較重，手推測(cè)量時(shí)，鋼球不在溝底位置，而且不能按要求精確施加測(cè)量載荷，無法準(zhǔn)確測(cè)量軸承徑向游隙。因此，設(shè)計(jì)了一種定量加載精確測(cè)量大型軸承徑向游隙的方法。

1 測(cè)量方法

測(cè)量原理如圖1所示。測(cè)量軸承游隙前，用標(biāo)記筆在外圈端面沿徑向?qū)ΨQ位置分別劃直線進(jìn)行標(biāo)記，將外圈放置在V形塊(圖2a)上，保證其中1個(gè)標(biāo)記位于軸承底部；然后將固定塊與內(nèi)圈固定在一起，磁力表架放置在固定塊上，配重塊(圖2b)放在外圈頂部中間位置，使配重塊端面的豎直標(biāo)記與外圈端面的直線標(biāo)記在同一平面內(nèi)；最后將磁力表架的測(cè)頭指向外圈端面的另一直線標(biāo)記處，即軸承的最頂端位置。

1—V形塊；2—固定塊；3—磁力表架；4—配重塊；5—軸承外圈；6—保持架；7—軸承內(nèi)圈

(a)V形塊 (b)配重塊

自由狀態(tài)下，依靠?jī)?nèi)圈及固定塊的自重使二者下沉，讀出此時(shí)表盤的讀數(shù)，記為a(可根據(jù)測(cè)量載荷適當(dāng)調(diào)節(jié)固定塊的大小及質(zhì)量)。

緩緩抬起固定塊至外圈與V形塊完全脫離，相當(dāng)于將內(nèi)圈固定，依靠外圈及保持架的自重測(cè)量此時(shí)軸承徑向游隙的另一極限值,記為b,則軸承游隙為|b-a|。根據(jù)測(cè)量載荷可適當(dāng)調(diào)節(jié)配重塊的質(zhì)量。

2 實(shí)例分析

在此，以雙半內(nèi)圈三點(diǎn)接觸球軸承為例對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行說明。軸承外形尺寸φ220 mm×φ370 mm×69 mm；外圈質(zhì)量We=11.4 kg；半內(nèi)圈質(zhì)量Wi=4.13 kg；單個(gè)鋼球質(zhì)量Wb=0.441 kg；保持架質(zhì)量Wc=4.71 kg；鋼球個(gè)數(shù)Z=15；磁力表架的質(zhì)量為W0；軸承徑向游隙測(cè)量載荷要求為147 N，即15 kg。

2.1 自由放置狀態(tài)

在自由放置狀態(tài)下，測(cè)量載荷相當(dāng)于內(nèi)圈、部分鋼球、磁力表架及固定塊的質(zhì)量。根據(jù)軸承尺寸畫出比例圖，如圖3所示。

圖3 軸承豎直放置時(shí)鋼球位置示意圖

由圖中幾何關(guān)系可知， 1～3號(hào)鋼球?qū)?nèi)圈的作用力在豎直方向上的分力分別為(g為重力加速度)

則軸承自由放置狀態(tài)時(shí)，由鋼球自重加載在內(nèi)圈豎直方向上的分力為

即總質(zhì)量為1.655 kg，根據(jù)測(cè)量載荷要求，定做固定塊的質(zhì)量為Wg=15-1.655-2Wi-W0。

2.2 軸承懸空狀態(tài)

將固定塊平緩抬起，此時(shí)測(cè)量載荷相當(dāng)于外圈、保持架、部分鋼球及配重塊的質(zhì)量。因?yàn)檩S承引導(dǎo)方式為外圈擋邊引導(dǎo)，當(dāng)軸承被提起后，保持架質(zhì)量也加載在外圈上。根據(jù)軸承尺寸畫出比例圖，如圖4所示。

圖4 軸承豎直放置時(shí)鋼球位置示意圖

由圖中幾何關(guān)系可知， 1～4號(hào)鋼球?qū)?nèi)圈的作用力在豎直方向上的分力分別為(g為重力加速度)

F′1=Wbg×cos 12°×cos 12°=0.422g，

F′2=Wbg×cos 36°×cos 36°=0.289g，

F′3=Wbg×cos 60°×cos 60°=0.110g，

F′4=Wbg×cos 84°×cos 84°=0.005g。

則鋼球自重加載在外圈豎直方向上的分力為

即總質(zhì)量為1.652 kg，根據(jù)測(cè)量載荷要求，定做配重塊的質(zhì)量為Wp=15-We-Wc-1.652。

根據(jù)軸承參數(shù)及測(cè)量載荷要求，先計(jì)算出固定塊及配重塊的質(zhì)量，然后即可按此方法測(cè)量軸承徑向游隙。

3 結(jié)束語

根據(jù)軸承游隙的測(cè)量原理及大型軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種徑向游隙測(cè)量方法，該方法簡(jiǎn)單快捷，而且測(cè)量效率及準(zhǔn)確性均較高，可用于大型軸承徑向游隙的批量測(cè)量。