NJ型圓柱滾子軸承軸向凸出量的控制

周百嶺，王學輝，王艷玲

(西北軸承股份有限公司，銀川 750021)

符號說明

a11——外圈基準端面側擋邊寬度

a12——外圈非基準端面側擋邊寬度

a21——內圈擋邊寬度

C——外圈寬度

E——軸承滾道寬度

Lw——滾子長度

Δ——軸向凸出量

圓柱滾子軸承內部幾何結構簡單，制造精度較高，承載能力大，剛性好，應用十分廣泛。尤其在不需要軸向引導的場合，采用浮動軸承配置是一種經濟的解決方法。浮動軸承配置在結構上與間隙可預調軸承類似，但其軸要利用軸向游隙s相對軸承座移動。s值由引導精度確定[1]，需保證即使在不利的熱工況下也能防止軸承產生有害的軸向預載荷。

在裝有NJ型圓柱滾子軸承的浮動軸承配置中，長度變化在軸承中進行補償。內圈和外圈均可過盈配合。

1 問題的提出

圓柱滾子軸承軸向凸出量測量方法如圖1所示，3點水平均勻支承軸承外圈，使內圈帶擋邊端面朝上，測量內、外圈同側端面高度差，即內圈端面相對外圈端面的凸出量，凸出量有正、負。

圖1 圓柱滾子軸承軸向凸出量測量原理

主機用戶裝機時，發現裝在同一軸上的2套NJ2240軸承軸向凸出量差異(離散性)較大，需對軸承零件選配才能滿足主機要求，致使生產效率較低，裝配工人勞動強度較大。為更好滿足軸承使用性能要求，提高效率，有必要對NJ型軸承軸向凸出量進行定量探討。

2 理論計算分析

2.1 軸向凸出量Δ1(支承外圈基準端面)

Δ1=C-(a11+Lw+a21)，

(1)

由(1)式可知，極限凸出量為

Δ1max=Cmax-(a11min+Lwmin+a21min)，

Δ1min=Cmin-(a11max+Lwmax+a21max)，

C，a11，Lw，a21，E的尺寸公差見文獻[2-3]。

2.2 軸向凸出量Δ2(支承外圈非基準端面)

外圈非基準端面側擋邊寬度a12為

a12=C-a11-E。

(2)

軸向凸出量Δ2為

Δ2=C-(a12+Lw+a21)。

(3)

由(2)和(3)式得

Δ2=a11+E-Lw-a21。

(4)

由(4)式得，極限凸出量

Δ2max=a11max+Emax-Lwmin-a21min，

Δ2min=a11min+Emin-Lwmax-a21max。

由(1)和(4)式可知，支承外圈基準端面時，外圈寬度公差較大，對凸出量影響較大；而支承外圈非基準端面時，凸出量與外圈寬度無直接關系，而與之相關的a11，Lw，a21，E的公差較小，對凸出量影響也相對較小。凸出量為綜合因素影響的結果，依產品圖合套，內外圈端面基準統一，成套軸承軸向凸出量離散性相對較小。

3 工藝分析

NJ型圓柱滾子軸承外圈磨加工工藝流程為：粗磨非基準端面→粗磨基準端面→磨外徑面→粗磨擋邊內徑面→粗磨外滾道→精磨非基準端面→精磨基準端面→精磨外徑面→精磨擋邊內徑面→精磨外滾道→精磨外圈擋邊→超精外滾道。

由工藝流程可知，外圈要保證的軸向尺寸為基準端面側擋邊寬度公差、滾道寬度公差和套圈總寬度公差；而非基準端面側擋邊寬度間接控制。也就是說外圈基準端面側擋邊寬度大于非基準端面側擋邊寬度。

實際加工中，由于非基準端面未做打印標記，如果不進行端面測量，目測分不清哪個面為基準面，實際上互為基準加工兩端面。而且GB/T 307.2—2005《滾動軸承測量和檢驗的原則及方法》并未對NJ型成套軸承軸向凸出量作出明確要求，實際操作中未檢測軸向凸出量。所以軸承外圈在制造過程中，以兩端面互為基準磨擋邊，合套時實際區分不出外圈基準端面。

4 應對措施

(1)端面做工藝標記。在外圈非基準端面做工藝標記，合套時使內、外圈基準統一，即內圈打字端面(帶擋邊端面)與外圈工藝標記端面不在同側，消除由于分不清套圈端面基準而引起的誤差。通常安裝基準為非打字面，端面朝外的為打字面。

(2)提高合套零件加工精度。對尺寸較小的軸承，可以選擇雙端面磨床，提高軸向尺寸一致性；對尺寸較大的套圈，壓縮套圈寬度和擋邊寬度公差，以較為經濟的方式加工。

為滿足軸向凸出量的要求，通常同批次軸承最大與最小凸出量之差應不大于0.15 mm。通過在外圈非基準端面做工藝標記和提高軸承合套零件的制造精度，可以滿足用戶的使用要求。

5 舉例說明

當水平支承外圈基準端面時，軸向凸出量Δ1max=+0.11mm,Δ1min=-0.38 mm。當水平支承外圈非基準端面時，軸向凸出量Δ2max=+0.21 mm，Δ2min=-0.04 mm。

實際生產中，由于分不清外圈基準端面，而使軸向凸出量為-0.38～+0.21 mm，離散性較大。通過對外圈非基準端面做工藝標記，使內、外圈端面基準統一，可以將軸向凸出量控制在-0.04～+0.21 mm；通過提高工藝裝備水平，使擋邊寬度為(16.5±0.02) mm，則可進一步將軸向凸出量控制在+0.01～+0.17 mm，可滿足主機要求。

6 結束語

為滿足主機對軸承軸向凸出量的特殊要求，凸出量可依圖1所示，3點水平均勻支承外圈非基準端面，通過百分表測量得到；若零件軸向尺寸經測量確定，端面凸出量也可依(4)式計算得到。

通過在外圈非基準端面做工藝標記和提高合套零件加工精度，可解決軸承軸向凸出量離散性較大的問題，滿足主機裝機要求。