壓力可調(diào)式大型軸承軸向跳動測量儀

孟艷艷，孫斌，趙景周，時可可

(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)

對于高精度的大型軸承，除了嚴(yán)格控制軸承套圈主要工作面(滾道)的質(zhì)量，還應(yīng)對成套軸承的內(nèi)圈軸向跳動Sia及外圈軸向跳動Sea進行精確檢測和有效控制[1-2]，以保證產(chǎn)品的綜合質(zhì)量[3-4]，滿足用戶需求。

1 現(xiàn)行軸向跳動測量儀

現(xiàn)行軸向跳動測量儀B205的測量狀態(tài)如圖1所示。測量Sia時，將軸承的外圈端面放置在儀器測量支承上，儀表測量內(nèi)圈端面，在內(nèi)圈端面加裝配重并快速旋轉(zhuǎn)內(nèi)組件，待內(nèi)組件旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，觀察儀表指針變化，最大示值與最小示值的差值即Sia；測量Sea的操作方法與測量Sia相似，需要支承內(nèi)圈端面，旋轉(zhuǎn)外圈，通過儀表示值變化獲得Sea。

1—配重；2—被測產(chǎn)品；3—測量系統(tǒng)；4—底座

上述測量方法雖然可以有效地測量軸向跳動，但是加裝的配重給測量過程帶來了諸多不便:1)配重屬于規(guī)格系列配件，使用時會存在規(guī)格尺寸不合適的情況，需要根據(jù)內(nèi)徑尺寸儲備多種規(guī)格的配重，增加了測量成本，同時對管理、存放也帶來了困難；2)配重質(zhì)量一般為20～50 kg，每次測量都需搬卸，勞動強度大；3)配重與被測套圈端面連結(jié)方式僅為零部件表面接觸，沒有任何固定的機械約束，旋轉(zhuǎn)過程中有失控掉落的風(fēng)險，且旋轉(zhuǎn)套圈時由于離心力的存在會造成配重偏移，導(dǎo)致軸向跳動的測量結(jié)果存在一定的誤差。

2 壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀

通過借鑒B205的定位支承和測量方式[5]以及手動壓力機的加載原理，設(shè)計了一種可用于外徑80～400 mm大型軸承的壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀，其克服了現(xiàn)有測量方式的弊端，確保軸承旋轉(zhuǎn)過程中滾動體與內(nèi)、外滾道緊密接觸。

壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀的測量狀態(tài)如圖2所示。測量步驟為：首先，根據(jù)軸承外形尺寸及測量項目(Sia或Sea)調(diào)整支點和立柱支點的位置，對軸承進行水平方向的定位；其次，將被測軸承平放在調(diào)整好的支承點上；然后，將壓蓋、精密推力球軸承放置到位，并旋轉(zhuǎn)手柄使被測軸承套圈受到均衡壓力，以保證套圈可以平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)；最后，調(diào)整測量系統(tǒng)保證表針與被測套圈端面良好接觸，旋轉(zhuǎn)軸承使被測套圈轉(zhuǎn)動一周，觀察儀表指針變化量，即可得到軸向跳動值。

1—旋轉(zhuǎn)手柄；2—精密推力球軸承；3—壓蓋；4—測量系統(tǒng)；5—被測軸承；6—底座；7—立柱支點；8—支點

3 試驗分析

為驗證壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，取5套不同型號的軸承作為被測件(32234，32030，32240，6032E，6222對應(yīng)的編號j=1，2，3，4，5)，選擇3名測量人員(對應(yīng)序號i=1, 2, 3)分別使用B205和壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀進行試驗。

3.1 準(zhǔn)確性驗證

不同測量人員使用同一臺儀器測量同一套軸承的Sia，測量結(jié)果如圖3所示；同一測量人員使用不同儀器測量同一套軸承的Sia，測量結(jié)果如圖4所示。

分析圖3和圖4的測量結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，2套測量方案的測量誤差都在[0, 2]μm范圍內(nèi)且大多都在[0, 1] μm范圍內(nèi)；僅有一組測量誤差 [1, 2] μm是使用B205測量得到，與其加裝的配重在旋轉(zhuǎn)過程中偏移使得被測套圈受力不均有關(guān)。因此，可以認(rèn)為壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀具備測量套圈軸向跳動的能力，且具備較好的測量精度及準(zhǔn)確性。

圖3 不同儀器的測量結(jié)果

圖4 不同人員的測量結(jié)果

3.2 可靠性驗證

取10套32234型圓錐滾子軸承作為被測件，選擇不同測量人員使用壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀測量3次軸承軸向跳動值，結(jié)果見表1。表中xmn為Sia測量結(jié)果 (m為軸承編號，m=1,2,…,10；n為測量次數(shù)，n=1,2,3)。

由表中數(shù)據(jù)可知，同一測量人員對同一套軸承的3次測量結(jié)果基本相同，誤差范圍為[0,1]μm，表明測量結(jié)果具有良好的穩(wěn)定性；僅有3套軸承測量結(jié)果平均值的方差不為0，但最大僅為0.026，表明測量結(jié)果的平均值相對于真值的偏離很小，即測量結(jié)果的一致性很好，間接表明壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。

4 結(jié)束語

后續(xù)跟蹤32234的批量測量時，使用B205時1個臺班可測量約60套軸承，而采用壓力可調(diào)式軸向跳動測量儀時1個臺班可測量90套軸承，工作效率提高了50%。試驗也表明所設(shè)計的壓力可調(diào)式測量儀可以更好地保證測量的精度與準(zhǔn)確性，而且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，提高測量效率的同時減輕了勞動強度。