特大型推力軸承磨損量檢測裝置研究

康延輝， 時可可，孟艷艷

（1. 洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2 . 航空精密軸承國家重點實驗室，河南 洛陽 471039）

特大型推力軸承磨損量檢測裝置研究

康延輝1,2， 時可可1,2，孟艷艷1,2

（1. 洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2 . 航空精密軸承國家重點實驗室，河南 洛陽 471039）

針對特大型推力軸承使用過程中磨損量檢測的難題，研究出一種測量裝置，該裝置利用安裝于軸承座圈外徑面上的指針和安裝于軸承軸圈外徑面上的標尺，通過定期記錄指針在標尺上的指示位置，實現特大型推力軸承使用過程中磨損量的檢測，達到動態監控的目的。

特大型推力軸承；磨損量；指針；標尺；測量

1 前言

推力軸承是一種能夠同時承受較大的軸向負荷、徑向負荷和傾覆力矩等綜合載荷，集支承、旋轉、傳動、固定等多種功能于一身的特殊結構的軸承，尤其是外徑D≥2 000mm的特大型推力軸承。此類軸承由于可以滿足各類主機在各種不同工況條件下工作需求，廣泛應用于重型機械行業。

對于推力軸承，其工作環境一般為開放環境，工況條件比較惡劣，在工作過程中，不僅要承受重載荷，還會受到雜質進入、潤滑不足等影響，使得軸承滾道在使用過程中會產生一定的磨損。特別是在其使用過程的中后期，這種磨損會更加明顯，對軸承的旋轉精度如游隙、徑向跳動、軸向跳動等精度指標產生很大的影響，使得軸承性能逐步退化[1]。鑒于此，為了使軸承旋轉精度得到保證，就要對推力軸承使用過程中的磨損進行檢測或實時監控，進而確保主機的正常運轉和工作性能。

隨著特大型推力軸承在主機使用場合的要求愈加嚴格，磨損引起特大型推力軸承的失效也越來越受重視。目前，針對軸承磨損的研究主要集中于滾動軸承磨損理論分析與數值仿真[2-4]、微動磨損的試驗分析[5-7]以及關節軸承磨損失效分析[8-10]等，但是這些研究都是針對中小型軸承磨損的研究；而針對特大型推力軸承的宏觀磨損量檢測技術還未提出相關檢測方法。因此，本文提出一種關于特大型推力軸承使用過程中宏觀磨損量的檢測方法，并設計了一套檢測裝置，以實現對特大型推力軸承宏觀磨損量的實時檢測，從而能夠及時發現軸承使用性能的異常狀態，避免不必要的相關損失及生產安全隱患。

2 特大型推力軸承磨損量檢測裝置

通過對特大型推力軸承磨損量檢測技術難題進行分析和研究，提出一種磨損量檢測方法，即通過定期讀取安裝在軸圈上的指針對應于均布在軸承座圈上標尺的刻度值，計算出一段時間內軸承的磨損量。基于此檢測方法，初步設計了一種特大型推力軸承磨損量檢測裝置。該檢測裝置由指針組件和標尺組件兩部分組成，指針組件由指針和指針底座構成，標尺組件由標尺和標尺底座構成。指針底座安裝在特大型軸承軸圈的外徑面上，指針安裝在指針底座的外側。標尺底座安裝在特大型軸承座圈的外徑面上，標尺安裝在標尺底座的外側，并且標尺組件為四套，沿座圈外徑面圓周均布，通過與指針的配合使用讀取軸圈相對座圈軸向位置的變化值，進而實現特大型推力軸承磨損量的檢測。

檢測裝置結構示意圖如圖 1 所示。

圖1 磨損量檢測裝置示意圖

指針、指針底座和標尺結構示意圖如圖 2、圖 3 和圖 4 所示，其中指針組件為一套，由指針（見圖 2）和指針底座（見圖 3）構成，指針和指針底座通過內六角螺釘組合固定安裝在軸圈的外徑面上。標尺組件為四套，由標尺（見圖 4）和標尺底座構成，其中標尺底座與指針底座結構相似，二者只是高度不同；標尺和標尺底座通過內六角螺釘均布安裝于座圈的外徑面上，并將標尺組件分別標記為 1 號、2 號、3 號、4 號。標尺精度為mm，最小分辨率為0.2mm。

圖2 指針

圖3 指針底座

圖4 標尺

指針組件和標尺組件安裝前需在軸承相應位置上加工螺紋孔（在淬火前加工），所加工的螺紋孔很小，能固定指針組件和標尺組件即可。該檢測裝置適用于外徑D≥2 000mm的特大型推力軸承，對于安裝固定指針和標尺組件用的螺紋孔不影響所用軸承的旋轉精度及其使用性能。

3 特大型轉盤軸承磨損量的檢測

對推力軸承磨損量進行檢測時，要在軸承安裝后使用前進行首次測量，并將測量值作為后續重復測量的基準值。具體檢測方法為：旋轉設備，使指針與1號標尺對齊，記錄指針針尖在標尺上對應的數值S1，旋轉設備將指針移至下一個標尺位置，重復以上測量過程，并記錄指針針尖在 2 號標尺、3 號標尺、4 號標尺對應數值 S2、S3、S4，完成測量推力軸承軸圈相對座圈磨損前軸向位置的初始值 S0，則相對初始值 S0為：

S0=（S1+S2+S3+S4） /4

根據軸承使用工作情況，間隔一段時間（或不定期）按上述測量步驟對軸圈相對座圈的位置進行檢測，并記錄檢測數值S1′、S2′、S3′、S4′，得出相應軸圈相對座圈軸向位置測量值S0′，則S0＇為：

S0′= （S1′+S2′+S3′+S4′） /4

由此可得該檢測時間的推力軸承軸圈相對座圈軸向位置的變化量△S為：

則推力軸承經過一定時間使用后產生的磨損量為△S＇，則：

上述檢測方法為實現特大型推力軸承磨損量的測量和實時監控奠定了理論基礎；檢測裝置為磨損量的檢測提供了可靠的檢測手段。

4 結束語

本文研究設計的特大型推力軸承磨損量檢測裝置，通過指針與標尺的配合測量裝配高度的變化量得到推力軸承使用過程的磨損量，解決了現有特大型推力軸承磨損量檢測的技術難題，且本檢測裝置具有結構簡單、結果準確、操作方便的優點，不僅可以實現推力軸承磨損量的檢測，且能對推力軸承磨損量實時檢測，達到動態監控，適合特大型推力軸承磨損量有要求的場合。該裝置處于理論設計的模型階段，尚未應用，一些具體尺寸沒有給出。待到具體使用時再根據用戶的要求及使用中的具體情況，來確定相關的具體尺寸。

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（編輯：鐘 媛）

Study on wear quantity testing device for extra-large size thrust bearing

Kang Yanhui1,2, Shi Keke1,2, Meng Yanyan1,2

( 1. Luoyang LYC Bearing Co., Ltd., Luoyang 471039, China; 2. State Key Laboratory of Aerospace Precision Bearing, Luoyang 471039, China )

For the difficult problem of wear quantity testing existed in the usage of the extra-large size thrust bearing, a kind of measuring device is studied, by using the indicator installed on the outer-diameter surface of the bearing race and the rulers located at the outer-diameter surface of the bearing shaft washer, and regular record the indicating position of the indicator on the rulers, wear quantity testing of the extra-large size thrust bearing can been realized to achieve the purpose of the dynamic monitoring.

extra-large size thrust bearing; wear quantity; indicator; ruler; testing

TH133.33

B

1672-4852（2016）04-0033-03

2016-08-08.

康延輝（1970-），男，高級工程師.