數顯式回轉支承滾道直徑檢測裝置研究

李偉　杭振宏

摘要：文章研制了一種數顯式回轉支承滾道直徑檢測裝置。根據回轉支承內、外滾道直徑的檢測特點，設計該裝置，檢測結果可以通過顯示器實現輸出。文章介紹了該裝置其結構組成、工作原理及現場驗證，結果表明，該檢測裝置具有較高的檢測精度，裝配合格率比較高。

關鍵詞：數顯式；回轉支承；滾道直徑；檢測裝置；測量；量具 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH124 文章編號：1009-2374（2015）05-0033-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0349

1 概述

對于承受較大徑向負載的回轉支承，設計時必須保證一定初始軸向間隙和徑向間隙。然而，徑向間隙的存在，必然引起徑向負載分布的變化，導致最大滾動體負荷的增大。根據壽命計算，回轉支承壽命與滾動體負荷的三次方成反比，可見回轉支承間隙控制尤為重要。目前，常用的測量棒測量裝置精度有限，測量過程中形成的誤差累積影響測量精度，尤其是內、外滾道測量基準不一致，對最終的裝配合格率影響極大，增加了回轉支承的制作成本。本裝置采用了數顯式游標卡尺式結構，可以對回轉支承套圈中的內、外滾道直徑進行檢測，并且通過更換標準量球對不同滾道直徑的回轉支承進行檢測，檢測結果通過顯示器直接數字輸出，便于讀數。同時用適應滾道的鋼球進行測量，是一種接近工作狀態的測量方式。

2 檢測裝置的主要結構

數顯式回轉支承滾道直徑檢測裝置用于測量回轉支承套圈內、外滾道直徑，該檢測裝置由數顯游標卡尺尺身、限位左量爪、左量球、量爪固定套、右量球和游標右量爪等組成。量爪端部聯接兩個可更換的標準量球。量爪端部聯接的標準量球可更換，以適應不同滾道直徑的檢測。結構示意圖如圖1所示：

1.限位左量爪；2.左量球；3.量爪固定套；4.緊定螺釘；5.游標卡尺尺寸；6.右量球；7.游標右量爪

圖1 結構示意圖

3 檢測結果校準

為保證檢測數據的精確度，檢測數據的有效性，需對

檢測數據校準，擬校準量塊，長度為，

標準量球直徑，內滾道檢測示意圖如圖2所示。由圖2可知：外圈內滾道中心直徑：，此時，

數顯顯示檢測數據為1025.40mm，即為最終的檢測結果。同理，內圈外滾道檢測校準過程如圖3所示。由圖3可知：內圈外滾道中心直徑：，此時，數顯顯示檢測數據為97.40mm，即為最終的檢測結果。內、外滾道檢測結果精確到小數點兩位數，能夠滿足回轉支承內、外滾道的檢測要求。

圖2 內滾道檢測示意圖 圖3 外滾道檢測示意圖

4 檢測結果分析

對回轉支承內、外滾道直徑進行檢測。回轉支承滾道中心直徑為1600，技術要求軸向間隙為0.08～0.030，徑向間隙為0.08～0.040。內圈外滾道相關直徑尺寸為，游標卡尺顯示數據為；外圈內滾道相關直徑尺寸為，游標卡尺顯示數據為。如圖4和圖5所示：

圖4 內圈外滾道示意圖 圖5 外圈內滾道示意圖

滾道加工完畢，用該數顯式回轉支承滾道直徑檢測裝置對6套該型號的回轉支承進行檢測。數顯顯示數據為滾道中心之間尺寸，內、外滾道間隙檢測結果如表1所示：

表1 回轉支承內、外滾道間隙檢測結果（單位：mm）

名稱 樣件1 樣件2 樣件3 樣件4 樣件5 樣件6

外圈內滾道 1600.04 1600.02 1600.04 1600.06 1600.04 1600.02

內圈外滾道 1599.80 1599.78 1599.82 1599.80 1599.84 1599.82

理論徑向間隙 0.24 0.24 0.22 0.26 0.20 0.20

檢測徑向間隙 0.20 0.24 0.18 0.20 0.22 0.26

從表1可以看出，6套回轉支承套圈，用該裝置檢測，測得外圈內滾道與內圈外滾道中心直徑尺寸，理論徑向間隙最大值為0.26，最小值為0.20，按照表1中的尺寸進行配套裝配，裝配后對套回轉支承徑向進行徑向檢測，將回轉支承垂直放在平面（或V形架上），在一個套圈上安放測量表架，并使表頭指在另一個套圈上，用另一個套圈的自重測量其間隙，沿圓周120°測量三處，取其平均值即為其徑向間隙。最終檢測結果最大值0.26，最小值為0.18。通過對檢測結果分析，理論徑向間隙與檢測徑向間隙比較如圖6所示：

圖6 理論徑向間隙與檢測徑向間隙比較

可以看出：理論徑向間隙與檢測徑向間隙差值最大0.06，均在產品技術要求軸向間隙為0.08～0.030范圍內，合格率達到100%。為保證檢測結果的有效性、準確性，保證回轉支承內、外圈的高匹配性，更換不同標準量球，例如、等，分別對不同鋼球直徑的回轉支承內、外圈滾道直徑進行檢測，對最終的合格率進行跟蹤統計，通過大量的數據收集，并對該系列數據進行匯總分析，產品裝配一次性達成率達到98%。

5 誤差分析

該數顯式回轉支承滾道直徑檢測裝置，其結構與數顯式游標卡尺相似，讀數原理相同，根據JJG30-2002通用卡尺檢定規程要求游標尺零值誤差為：游標卡尺量爪兩測量面接觸時，數顯數值歸零。對該數顯回轉支承檢測裝置，零位調整誤差，通過標準量塊校對，該誤差對最終檢測結果無影響。

6 使用維護

將與產品型號相匹配的標準量球固定在左、右量爪，將左、右量球測量面接觸，調節數顯數值歸零，將檢測裝置通過標準量塊進行校對，校對無誤，再對回轉支承滾道直徑進行檢測。檢測時，左、右量球與滾道檢測點貼合，通過數顯微調，找正最大檢測點，讀數即可，讀數即為滾道中心直徑尺寸。

該數顯式回轉支承滾道直徑檢測裝置，采用的是使用容柵傳感器，是利用電容耦合方式將機械位移量轉變為電信號，該電信號進入電子電路后，在經過一系列變換和運算后顯示出機械位移量的大小。如現場有水漬、切削液等沾到卡尺尺面上，就會成為屏蔽卡尺電信號傳遞的主要原因，是容柵不能正常工作，從而造成顯示混亂。基于此，現場使用時，應及時對該數顯式檢測裝置進行維護。

7 結語

本檢測裝置采用測量輸出一次完成的方法，減少了傳統檢測、對比兩次測量誤差累積對測量結果的影響。通過使用適合滾道的球形測頭作為游標卡尺的量爪固定端，并可替換，有效地提高了檢測過程中的限位精度。該檢測裝置采用的是游標卡尺式結構，與普通游標卡尺，既有相似處，又有其自身的優點，便攜式結構，現場可操作性強。數字的輸出形式可以有效避免直接讀游標卡尺等測量工具時可能產生的失誤。采用適應滾道的球形測頭可測量四點接觸桃形滾道等非圓弧滾道的直徑，適應能力強。

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作者簡介：李偉（1977-），女，馬鞍山方圓回轉支承股份有限公司工程師，碩士，研究方向：回轉支承加工工藝。

（責任編輯：周 瓊）