圓錐滾子軸承內圈大擋邊寬度檢測裝置的改進

奚強，方芳，楊明奇，曹迪，柴靈芝

(1.洛陽軸承研究所有限公司，河南 洛陽 471039；2.河南省高性能軸承技術重點實驗室，河南 洛陽 471039；3.滾動軸承產業技術創新戰略聯盟，河南 洛陽 471039；4.空軍駐洛陽地區代表室，河南 洛陽 471000)

符號說明

a0——內圈大擋邊素線與滾道素線交點至基準端面的距離(簡稱大擋邊寬度)

d2——內圈大擋邊外徑

di——內圈大擋邊與滾道交點直徑

Dw——測量擋邊高度用鋼球直徑

f——倒角坐標尺寸

H——大擋邊夾球高度

p——油溝坐標尺寸

Sif——內圈大擋邊寬度變動量

β——內圈滾道半錐角

γ——內圈大擋邊錐面與滾道間夾角

φ——內圈擋邊錐面與端面夾角

1 現有測量方法

圓錐滾子軸承內圈結構如圖1所示，其大擋邊寬度直接影響成套軸承的裝配高，大擋邊精度(即大擋邊寬度變動量Sif)直接影響軸承的旋轉靈活性、振動以及使用壽命。因此，在軸承的制造過程中，精確檢測內圈大擋邊的寬度及寬度變動量至關重要。

圖1 內圈結構示意圖

目前，軸承行業在檢測大擋邊寬度及寬度變動量時，通常采用夾球法在G905A高度儀上測量，檢測示意圖如圖2所示。

圖2 夾球法測量大擋邊寬度示意圖

測量所用鋼球應保證測量過程中僅與大擋邊和滾道接觸，其選取原則為

(1)

則夾球后的大擋邊高度為

(2)

測量過程：首先，將被測內圈放置在測量平臺上，以內滾道為徑向基準調整V形定位叉，使被測內圈置于平臺中央；其次，將根據(1)式選好的夾球測頭安裝在杠桿千分表的測桿上，調整并固定表架，使夾球測頭上的鋼球與被測內圈的大擋邊、滾道相切；然后，旋轉被測內圈，觀察杠桿千分表的示值變化，與高度塊規對比即可得到大擋邊夾球高度H；最后，根據(2)式計算可得大擋邊寬度a0，杠桿千分表的擺動范圍即為大擋邊寬度變動量Sif。

然而，由于球頭與滾道和大擋邊均相切，夾球測頭受到來自被測內圈的徑向合力Fr，徑向合力Fr傳遞到杠桿千分表的測桿上形成一個沿千分表中心軸線的扭矩M。由于測桿與導向體之間存在間隙，扭矩M會使夾球測頭產生沿杠桿千分表軸向中心線的轉動，導致夾球測頭上的鋼球與滾道或擋邊接觸不穩定，從而引起一定的測量誤差。

2 改進后的測量裝置

2.1 測量裝置

在原有測量裝置的基礎上，對原夾球裝置進行改進，增加了一個杠桿機構，如圖3所示。改進后裝置的安裝步驟如下：1)將夾球測頭通過定位銷安裝在固定套上；2)將固定套安裝在表桿上，調整定位套至合適高度后，鎖死緊固螺栓。

圖3 改進后的夾球裝置

測量大擋邊時，由于緊固套固定在表桿上，定位銷消除了被測內圈旋轉過程中產生的徑向合力Fr及扭矩M對測桿的影響。測量過程中測桿僅承受由于大擋邊寬度變化產生的軸向測量力，測桿與導向體之間的間隙不會再造成測量誤差，提高了測量的準確性和穩定性。

改進后裝置的測量方法與改進前基本一致。需要注意的是，在調整儀器的過程中，應使夾球測頭基本水平，以保證檢測過程中測桿與夾球測頭充分接觸。另外，為確保測量結果的準確性，除保證必要的加工精度外，還要求夾球測頭定位銷孔中心到鋼球中心的距離A1與定位銷孔中心到千分表中心軸線的距離A2相等。

2.2 誤差分析及驗證

假設夾球測頭水平，則由杠桿原理可知實測值與真值存在如下關系：

1)A1>A2：實測/真值<1；

2)A1=A2：實測/真值=1；

3)A11。

當實測/真值≥1時滿足加工需求，因此只允許A1≤A2。

為驗證改進后測量裝置的使用效果，分別使用改進前和改進后2種裝置檢測了352132X3內圈大擋邊寬度及寬度變動量，檢測數據見表1，對比表中數據及檢測過程，可見改進后裝置測得的大擋邊寬度a0和寬度變動量Sif更加準確、穩定。

表1 檢測結果

3 結束語

改進后的夾球裝置消除了檢測過程中徑向力帶來的測量誤差。在檢測時按照工藝選擇合適夾球尺寸，調整測頭到適當高度，保證鋼球與滾道及大擋邊充分接觸，可準確檢測大擋邊寬度a0及寬度變動量Sif，提高了檢測準確性，降低了加工難度，有效地保證了產品質量。