雙內圈型雙列角接觸球軸承的組配測量方法

李文超，李紅濤，尹延經，張振強，姜韶峰

(1.西安交通大學，西安 710049；2.洛陽軸承研究所有限公司，河南 洛陽 471039；3.河南省高性能軸承技術重點實驗室，河南 洛陽 471039；4.高性能軸承數字化設計國家國際科技合作基地，河南 洛陽 471039；5.空軍裝備部駐洛陽地區第二軍事代表室，河南 洛陽 471009)

1 概述

雙內圈型雙列角接觸球軸承具有1個軸承外圈和2個軸承內圈(圖1)，在結構形式上相當于一組背對背組配軸承，并且在出廠時就已根據客戶需求調整好軸向游隙或預緊力，具有結構緊湊，使用方便等優點[1-3]。使此類軸承初始狀態下具有軸向游隙或預緊力的方法在于調整兩內圈溝道之間的距離，與常規兩聯單列角接觸球軸承的組配過程相比，雙內圈型雙列角接觸球軸承的內、外圈高度不一樣，其組配測量過程更加復雜，根據生產實際及相關參考文獻[4-6]，目前此類軸承的組配測量均基于單套角接觸球軸承的凸出量測量方法。本文在傳統測量方法的基礎上進行了改進，提出了2種新的組配測量方法，為此類軸承的組配測量提供了更多參考，方便在實際生產中按需選用。

2 傳統組配測量方法

傳統組配測量方法完全基于單列角接觸球軸承的凸出量測量原理，測量方法如圖2所示，在預緊力F作用下，測量內圈非受力端面相對于外圈受力端面的凸出量。由于雙內圈型雙列角接觸球軸承的外圈高度基本上等于內圈高度的2倍，內圈非受力端面與外圈受力端面之間的高度差過大，超出高精度測量儀表的量程范圍，這使得在采用傳統方法時考慮的是如何解決外圈太高所導致的凸出量測量問題。

為解決上述問題，傳統方法在測量過程中增加了一個與內圈外形尺寸基本相同的高度塊，具體測量方法如圖3所示。通過上述高度塊，可以縮小被測端面的高度差及測量數值的范圍，保證其數值在測量儀表的量程范圍內。

通過上述測量方法，得到該雙半內圈型雙列角接觸球軸承的內部軸向游隙為

(1)

式中：C為外圈高度；H為高度塊高度。

據此，可以通過修磨內圈貼合面中的任意一端面將Ga1調整至0或需要的某個數值，達到對軸承施加預游隙或預緊的目的，其中0表示其預緊力剛好為F。

在該方法中，高度塊的加工水平對測量結果影響較大，雖然參與計算的參數只有4個，但每個參數都存在測量誤差，并且H的測量誤差被計算了2次，相當于存在5個測量累計誤差。

3 改進的測量方法

3.1 免高度塊法

為消除傳統測量方法中高度塊精度對測量結果的影響，改進測量方法如圖4所示，其與傳統測量方法的區別在于：下端支承軸承外圈，上端壓軸承內圈。

先將其中一個內圈a、球及外圈等按圖4所示的方式置于凸出量測量儀中，然后通過外圈支座向外圈施加軸向力F，測量內圈a受力面相對外圈非受力端面A的凸出量δa；同理，將外圈上下端面進行翻轉，并與內圈b及球等按同樣方式置于凸出量測量儀中，測得內圈b受力面相對外圈非受力端面B的凸出量δb；此外，還需測量外圈高度C以及兩內圈高度Ba和Bb，從而確定該軸承的內部軸向游隙為

Ga2=Ba+Bb-δa-δb-C。

(2)

與傳統組配測量方法一樣，可以通過修磨內圈貼合面中的任意一端面將Ga2調整至0或需要的某個數值，達到對軸承施加預游隙或預緊的目的。

與傳統組配測量方法相比，該方法可以省去加工高度塊的環節，避免高度塊精度所導致的測量問題，提高了測量準確性。

3.2 游隙測量法

前文2種測量方法中測量參數多，導致測量誤差也較多，如何減少誤差累計是一個持續改進的方向。事實上，此類軸承之所以需要修磨，是因為其內部存在一定的軸向游隙，因此只需確定該軸承在預緊力作用下的軸向游隙并將其修磨至需要的數值，即可達到軸承組配的目的。

為達到在現有儀器的基礎上實現測量上述參數的目的，改進測量方法如圖5所示。

首先，將裝配完成的軸承按圖5a所示的方式置于軸承凸出量測量儀中，下端支承外圈并使內圈懸空，上端用壓蓋限制內圈的向上位移。此時，通過外圈支座對外圈施加指定的預緊力F，測量圖5a所示的內圈受力端面相對外圈非受力端面的凸出量值δ1。

然后，將上述軸承平移到圖5b所示的儀器設備上(或在原儀器設備上更換測量附件)，與圖5a所示測量方法的區別在于：下端支承內圈，上端壓住外圈。需要注意的是，在上述軸承平移過程中，軸承的上下方向不能顛倒。

最后，通過內圈支座向內圈施加向上的軸向力F，測量此時圖5b所示的內圈非受力端面相對于外圈受力端面的凸出量值δ2。

通過上述儀器或測量附件的更換，可以達到在不改變力F方向的情況下，實現軸承軸向游隙的測量，其軸向游隙Ga3見(3)式，之后的游隙調整方法與之前2種方法相同。

Ga3=δ2-δ1。

(3)

通過上述說明可以看到，該方法在測量時僅需測量δ1和δ2，測量過程簡單方便，并且誤差累計小，可以提供更準確的測量及組配結果。

需要注意的是，游隙測量法的原理在于測量并調整軸承內部的軸向游隙，故僅適用于兩內圈貼緊后仍有軸向游隙的軸承(組)的測量。對于無法準確測量內部軸向游隙的軸承(組)，該方法并不適用。

4 結束語

雙內圈型雙列角接觸球軸承的組配測量較為復雜，傳統方法對高度塊的加工精度要求較高，測量結果容易受到高度塊精度的影響。在傳統組配測量方法的基礎上提出的2種改進方法，為該類軸承的組配測量提供了更多的參考，其中免高度塊法省去了高度塊的加工制造，同時也避免了因為高度塊的精度所導致的測量不準問題；游隙測量法測量參數少，結果相對更加準確，工程技術人員可以在實際工作中按需選用。