壓力可調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，除了嚴格控制軸承套圈主要工作面(滾道)的質量，還應對成套軸承的內圈軸向跳動Sia及外圈軸向跳動Sea進行精確檢測和有效控制[1-2]，以保證產品的綜合質量[3-4]，滿足用戶需求。

1 現行軸向跳動測量儀

現行軸向跳動測量儀B205的測量狀態如圖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，儀表測量內圈端面，在內圈端面加裝配重并快速旋轉內組件，待內組件旋轉平穩后，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，需要支承內圈端面，旋轉外圈，通過儀表示值變化獲得Sea。

1—配重；2—被測產品；3—測量系統；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)配重屬于規格系列配件，使用時會存在規格尺寸不合適的情況，需要根據內徑尺寸儲備多種規格的配重，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方式僅為零部件表面接觸，沒有任何固定的機械約束，旋轉過程中有失控掉落的風險，且旋轉套圈時由于離心力的存在會造成配重偏移，導致軸向跳動的測量結果存在一定的誤差。

2 壓力可調式軸向跳動測量儀

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，設計了一種可用于外徑80～400 mm大型軸承的壓力可調式軸向跳動測量儀，其克服了現有測量方式的弊端，確保軸承旋轉過程中滾動體與內、外滾道緊密接觸。

壓力可調式軸向跳動測量儀的測量狀態如圖2所示。測量步驟為：首先，根據軸承外形尺寸及測量項目(Sia或Sea)調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，并旋轉手柄使被測軸承套圈受到均衡壓力，以保證套圈可以平穩旋轉；最后，調整測量系統保證表針與被測套圈端面良好接觸，旋轉軸承使被測套圈轉動一周，觀察儀表指針變化量，即可得到軸向跳動值。

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

3 試驗分析

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

3.1 準確性驗證

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，測量結果如圖4所示。

分析圖3和圖4的測量結果可以發現，2套測量方案的測量誤差都在[0, 2]μm范圍內且大多都在[0, 1] μm范圍內；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過程中偏移使得被測套圈受力不均有關。因此，可以認為壓力可調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確性。

圖3 不同儀器的測量結果

圖4 不同人員的測量結果

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式軸向跳動測量儀測量3次軸承軸向跳動值，結果見表1。表中xmn為Sia測量結果 (m為軸承編號，m=1,2,…,10；n為測量次數，n=1,2,3)。

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

4 結束語

后續跟蹤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%。試驗也表明所設計的壓力可調式測量儀可以更好地保證測量的精度與準確性，而且結構簡單，操作方便，提高測量效率的同時減輕了勞動強度。