雙列角接觸球軸承的組配技術

張蕾，張中元，張文濤, 韓濤,陳天駒

(1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039；2.河南科技大學 機電工程學院，河南 洛陽 471003)

雙列角接觸球軸承一般為內圈分離型或外圈分離型，它相當于2套單列角接觸球軸承以背靠背(DB)或面對面(DF)方式組配后一起成對使用。該軸承安裝時，通過施加軸向預載荷，消除軸承的配套徑向游隙，實現軸承的預緊。安裝后，對于中間沒有隔圈的雙列角接觸球軸承，其最終所承受預緊力的大小是由2個內圈(內圈分離型)或2個外圈(外圈分離型)相靠近的非基準端面貼緊程度決定的；對于中間有隔圈的雙列角接觸球軸承，其最終所承受預緊力的大小可由隔圈的寬度加以調節。

由此可見，雙列角接觸球軸承在制造時與單列角接觸球軸承一樣，要按照用戶的要求在一定的預載荷下對軸承進行組配，這樣才能充分發揮雙列角接觸球軸承的優越性。

1 雙列角接觸球軸承的組配技術

雙列角接觸球軸承組配時，也需要預先準確地測量參與組配的軸承在一定預載荷作用下的凸出量。角接觸球軸承凸出量的測量都是在高精度軸承凸出量測量儀上進行的，同樣雙列角接觸球軸承也必須借助該測量儀進行測量。

由于雙列角接觸球軸承結構與單列角接觸球軸承存在差異，測量時的定位、定心方式和單列角接觸球軸承完全不同，須以外圈端面定位和外徑定心；并且在儀器上無法通過一次測量直接得到相組配的兩個面的凸出量值，只有先分別測量外圈兩個基準端面的凸出量值，再換算到相組配的2個內圈非基準端面上(圖1a)，根據需要，最終修磨軸承的一個內圈或兩個內圈的非基準端面的寬度，保證軸承安裝后得到規定的預載荷，其組配過程比單列角接觸球軸承復雜的多。測量時，還需要根據雙列角接觸球軸承的結構更換儀器的附件，以滿足測量要求。

1—定位座；2—定心環；3—定心座；4—主軸；5—測量儀表

雙列角接觸球軸承凸出量的測量原理，如圖1b所示。測量原理為：將基準環(圖中未畫出，在圖1b的被測軸承位置)置于定心環和定心座的組合體內，使基準環端面和定位座端面相接觸，通過測量儀器主軸和組合體在軸向方向上向基準環施加預載荷F0，將測量儀表的指針置于零并鎖緊，取出基準環，將選配好的一組鋼球、保持架和一個內圈Ⅰ裝入軸承外圈一側的溝道中，并將其置于組合體內，通過測量儀器主軸、組合體和外圈向軸承內圈施加預載荷F0，轉動軸承外圈，得到測量儀表指示的凸出量的最大值和最小值，取兩者的平均值為第1次測量的凸出量值δⅠ，然后取出被測軸承，將軸承外圈倒置(旋轉180°)，把選配好的另一組鋼球、保持架和另一個內圈Ⅱ裝入軸承外圈另一側的溝道中，重復上述測量過程，得到第2次測量的凸出量值δⅡ(圖1a)。則雙列角接觸球軸承2個內圈非基準端面寬度的修磨量之和為

Δ=C-(B1+B2)-(δⅠ+δⅡ)

(1)

式中：C為外圈實際寬度；B1為內圈Ⅰ的實際寬度；B2為內圈Ⅱ的實際寬度。

根據上述測量方法及(1)式的計算結果，在MG7340高精度臥軸圓臺平面磨床上修磨軸承的一個內圈或兩個內圈的非基準端面(如果兩內圈的基準端面均修磨，那么總修磨量之和為Δ)，修磨完畢后將軸承零件清洗干凈，按照測量時安裝順序將軸承合套裝配，即完成雙列角接觸球軸承的組配。

需要指出的是，目前高精度軸承凸出量測量儀理論的最大測量載荷為2 kN。雙列角接觸球軸承配對的預載荷不超過2 kN時，可以直接按上述方法進行測量配對。雙列角接觸球軸承組配要求的預載荷遠大于2 kN時，超出了目前儀器的測量范圍，無法在儀器上直接測量軸承的實際凸出量值。對此，采用小的測量載荷(不超過儀器測量載荷的范圍)進行實際測量，再用配對的預載荷和測量載荷作用下單套軸承變形量的差值修正即可。軸承兩個內圈非基準端面寬度的修磨量之和的計算式為

Δ=C-(B1+B2)-(δⅠ+δⅡ)-2(δ0-δ0a)

(2)

式中：δ0a，δ0分別為單套軸承在測量載荷和預載荷作用下的變形量。

δ0a和δ0由下式計算得到[1]

(3)

式中：δa為軸向變形量，mm；Fa為軸向載荷，N；Z為鋼球數；Dw為鋼球直徑，mm；α為軸承接觸角，(°)。δ0a和δ0的計算可以編寫計算機程序，以加快計算速度。

需要指出的是，在軸向載荷的作用下軸承的接觸角將發生變化。由實際計算可知，原始接觸角為60°的雙列角接觸球軸承在軸向載荷的作用下，由實際接觸角得到的δ0a和δ0和由原始接觸角得到的δ0a和δ0相差很小，可以忽略不計。因此，進行δ0a和δ0計算時可以不考慮接觸角變化的影響。但是對于接觸角小于45°的軸承，初始接觸角越小，在不同的軸向載荷作用下實際接觸角的變化越大，若直接將初始接觸角代入(3)式計算δ0a和δ0將與實際的測量結果產生較大的誤差，因此，對于接觸角小于45°的軸承宜將實際接觸角代入(3)式進行計算。

2 實例計算

雙列角接觸球軸承 ZYSF2575-2RS的尺寸為Φ25 mm×Φ75 mm×28 mm；內、外圈的寬度偏差為ΔC=-20 μm，ΔB1=-30 μm，ΔB2=-35 μm；Dw=7.144，Z=15，F0=9 410 N，α=60°。

選定測量載荷F0a=1 000 N，在測量載荷下軸承外圈兩端面測量的凸出量分別為δⅠ=20 μm，δⅡ=32 μm；在測量載荷F0a=1 000 N 和預載荷F0=9 410 N作用下，由計算機程序計算得到δ0a=4.7 μm，δ0=21.1 μm。

則兩個內圈非基準端面寬度的總修磨量

Δ=-20-(-30-35)-(20 + 32)-2×(21.1-4.7)=-39.8 μm

為簡化工序，提高效率，只需將其中一個內圈的非基準端面寬度修磨去39.8 μm，軸承裝配后即可得到規定的預緊力。

在軸承組配完成后，根據需要還可以進行下面的組配，即雙列角接觸球軸承的兩聯組配，如圖2所示。

圖2 ZYSF和ZYSN軸承組配

3 結束語

雙列角接觸球軸承相當于由兩套單列角接觸球軸承按背靠背或面對面方式組配后成對使用，因此，雙列角接觸球軸承在組配時和單列角接觸球軸承一樣，必須遵循單列角接觸球軸承組配的一般技術條件。雙列角接觸球軸承配對的預載荷在凸出量測量儀測量載荷范圍之內時，可以直接按文中的(1)式計算修磨凸出量，進行組配。當組配要求的預載荷完全超出凸出量測量儀測量載荷范圍時，可以采用修正的(2)式計算需要修磨的凸出量。這里介紹了內圈分離型雙列角接觸球軸承的組配，此方法同樣適用于外圈分離型的雙列角接觸球軸承和其他類似軸承的組配。