齒輪箱軸承游隙調(diào)整方法研究

傅久定，雷亞平，李 亞

（南京高精軌道交通設(shè)備有限公司，江蘇 南京 210000）

軸承是齒輪箱的關(guān)鍵部件[1，2]，軸承壽命對齒輪箱性能有著重要的影響，而軸承軸向游隙是影響軸承壽命的重要技術(shù)參數(shù)，直接影響到軸承的載荷分布、振動、噪音、摩擦、溫升、使用壽命和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)精度[3-7]，因此，研究怎樣快速、高效和可靠的調(diào)整軸承軸向游隙對提升齒輪箱綜合性能有著重要的工程指導(dǎo)意義。圖1 為某齒輪箱車軸系結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖1 車軸系結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)前，齒輪箱裝配主要有3 種軸承軸向游隙調(diào)整的方法：實(shí)配（俗稱配磨）調(diào)整墊進(jìn)行調(diào)整、采用可剝離式墊片進(jìn)行調(diào)整、以及采用厚薄組合墊片進(jìn)行調(diào)整。

實(shí)配調(diào)整墊是傳統(tǒng)的整方法，在齒輪箱發(fā)展初期應(yīng)用較多，根據(jù)裝配實(shí)測尺寸對調(diào)整墊進(jìn)行配磨，實(shí)現(xiàn)軸承游隙的控制，該調(diào)整精度會受制于配磨加工的精度，同時配磨耗時長，裝配效率低，優(yōu)點(diǎn)是在單臺套或小批量裝配中靈活性較高。

可剝離墊片是由精密金屬箔層和層粘結(jié)而成，使用時可以根據(jù)尺寸需要隨意剝離，該方法調(diào)整精度高、操作方便，但其使用成本很高。可剝離墊片如圖2。

厚薄墊片組合是通過一張定尺寸的厚墊片和一張薄鋼墊組合使用，薄墊片厚度有多種規(guī)格供其選用，當(dāng)實(shí)際尺寸小于定尺寸厚墊片的厚度時，還可以對厚墊片進(jìn)行配磨，這樣既繼承了傳統(tǒng)實(shí)配的靈活性，又基本達(dá)到了可剝離墊片的裝配效率，其成本介于實(shí)配調(diào)整墊和可剝離墊片之間。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，這里不推薦采用2張薄墊片進(jìn)行組合，避免滲油的風(fēng)險。厚薄墊片組合如圖3。

圖2 可剝離墊片

圖3 厚薄墊片組合

1 車軸軸承游隙計算

1.1 軸承游隙計算

圖4 為某項目齒輪箱車軸系結(jié)構(gòu)剖視圖和計算尺寸鏈。

圖4 某項目車軸系結(jié)構(gòu)及尺寸鏈

△基本尺寸=增環(huán)-減環(huán)，代入零件尺寸及制造公差，調(diào)整墊片的設(shè)計厚度范圍為4.25mm～5.25mm。

對實(shí)際裝配的統(tǒng)計，厚薄墊片組合值實(shí)際一般定在5.0mm～5.6mm，比理論計算值偏大，通過分別對零件在裝配前和裝配后進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)軸承寬度在裝配前后是有變化的。

1.2 軸承過盈配合變形分析

軸承內(nèi)圈與車軸、外圈與襯套都采用過盈裝配，軸承內(nèi)外圈過盈配合后會發(fā)生徑向的變形，由于軸承滾道是錐形的，從而引起軸承寬度的增加，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《GB/T5371—2004 過盈配合的計算和選用》[8]，對軸承過盈裝配變形量與軸承寬度變化進(jìn)行計算、分析。

圖5 某地鐵項目輸出級軸承裝配示意圖

被包容件內(nèi)徑縮小量：

包容件的外徑擴(kuò)大量：

軸承寬度變化：

根據(jù)以上公式計算，單個軸承寬度變化范圍為（0.18～0.32）mm，與軸承過盈裝配后實(shí)測值0.25mm 基本吻合，將兩個軸承的寬度增大合計按0.5mm 疊加到純零件尺寸鏈計算值中，即可得到調(diào)整墊片理論厚度為（4.75～5.75）mm，這與厚薄墊片組合的實(shí)測值5.0mm～5.6mm 基本吻合，理論計算與實(shí)測達(dá)成一致。當(dāng)通過計算能夠獲得準(zhǔn)確可靠的調(diào)整范圍，便有了取消配磨厚調(diào)整墊片理論保障。

2 調(diào)整墊片選定優(yōu)化

在上述分析基礎(chǔ)上，找出了純零件尺寸鏈計算與最終裝配實(shí)測值的差距，也就更準(zhǔn)確地鎖定理論調(diào)整范圍，厚薄墊片組合調(diào)整方案中的厚墊片配磨就不再具有實(shí)際意義，便提出了2 片薄墊片組的概念，通過2 片不同規(guī)格的薄墊片進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)一定范圍的組合，薄墊片組具體實(shí)施如下：

分 別 預(yù) 制0.15,0.2，0.25，0.35，0.4 五 種 規(guī) 格 墊 片，直 接采用單張薄墊片或由其中任意2 張進(jìn)行組合，可依次獲得0.15,0.2，…，0.8 的厚度尺寸，實(shí)現(xiàn)0.15mm～0.8mm 的調(diào)整范圍，根據(jù)對裝配的統(tǒng)計，該調(diào)整范圍能夠滿足軸承游隙調(diào)整的實(shí)際需求，該方案繼承了厚薄墊片組合的高效優(yōu)勢，還規(guī)避了厚墊片的成本。

合理制定薄墊片的規(guī)格、優(yōu)化薄墊片組合的方案，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際需要還可拓展更多的組合和調(diào)整范圍。

3 結(jié)束語

本文針對齒輪箱軸承軸向游隙調(diào)整方法進(jìn)行研究，總結(jié)如下：

（1）將軸承過盈配合變形考慮到地鐵齒輪箱車軸軸承軸向游隙計算中，彌補(bǔ)了純零件尺寸鏈計算與實(shí)際的偏差，完善了計算方法，為實(shí)際應(yīng)用提供了理論依據(jù)；

（2）通過采用該計算方法，獲取更加準(zhǔn)確的調(diào)整墊片的選擇范圍，對傳統(tǒng)調(diào)整方案進(jìn)行創(chuàng)新、提出新的薄墊片組的調(diào)整方法，提高了裝配的效率和可靠性，極大降低了制造成本。