大型軸承徑向游隙測量方法

宋海濤，張曉利，鄭紅威，耿濤

(1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2.凱邁(洛陽)測控有限公司，河南 洛陽 471039)

徑向游隙是軸承的一項重要技術指標，直接影響軸承的使用性能及壽命。游隙過大會導致軸承打滑；游隙過小會造成軸承使用過程中發熱量增加，導致軸承燒傷，甚至卡死。因此準確測量軸承徑向游隙十分重要。

對于球軸承，測量徑向游隙時，球必須處于軸承套圈的溝底位置，目前的測量方法有儀器測量和手推測量。儀器測量適用于對測量載荷精度要求高的場合，測量時軸承一般為臥軸安裝，可根據要求準確施加測量載荷，測值的重復精度高，受人為主觀因素影響小。而手推測量法是一種傳統的簡易測量方法，一般在軸承平放狀態(立軸)下進行，采用手推加載，所加載荷由測量者根據經驗把握，測量載荷的大小及測值準確度受操作者的影響大。

對于大型球軸承，受軸承尺寸規格影響，無專用測量儀器。由于鋼球較重，手推測量時，鋼球不在溝底位置，而且不能按要求精確施加測量載荷，無法準確測量軸承徑向游隙。因此，設計了一種定量加載精確測量大型軸承徑向游隙的方法。

1 測量方法

測量原理如圖1所示。測量軸承游隙前，用標記筆在外圈端面沿徑向對稱位置分別劃直線進行標記，將外圈放置在V形塊(圖2a)上，保證其中1個標記位于軸承底部；然后將固定塊與內圈固定在一起，磁力表架放置在固定塊上，配重塊(圖2b)放在外圈頂部中間位置，使配重塊端面的豎直標記與外圈端面的直線標記在同一平面內；最后將磁力表架的測頭指向外圈端面的另一直線標記處，即軸承的最頂端位置。

1—V形塊；2—固定塊；3—磁力表架；4—配重塊；5—軸承外圈；6—保持架；7—軸承內圈

(a)V形塊 (b)配重塊

自由狀態下，依靠內圈及固定塊的自重使二者下沉，讀出此時表盤的讀數，記為a(可根據測量載荷適當調節固定塊的大小及質量)。

緩緩抬起固定塊至外圈與V形塊完全脫離，相當于將內圈固定，依靠外圈及保持架的自重測量此時軸承徑向游隙的另一極限值,記為b,則軸承游隙為|b-a|。根據測量載荷可適當調節配重塊的質量。

2 實例分析

在此，以雙半內圈三點接觸球軸承為例對測量方法進行說明。軸承外形尺寸φ220 mm×φ370 mm×69 mm；外圈質量We=11.4 kg；半內圈質量Wi=4.13 kg；單個鋼球質量Wb=0.441 kg；保持架質量Wc=4.71 kg；鋼球個數Z=15；磁力表架的質量為W0；軸承徑向游隙測量載荷要求為147 N，即15 kg。

2.1 自由放置狀態

在自由放置狀態下，測量載荷相當于內圈、部分鋼球、磁力表架及固定塊的質量。根據軸承尺寸畫出比例圖，如圖3所示。

圖3 軸承豎直放置時鋼球位置示意圖

由圖中幾何關系可知， 1～3號鋼球對內圈的作用力在豎直方向上的分力分別為(g為重力加速度)

則軸承自由放置狀態時，由鋼球自重加載在內圈豎直方向上的分力為

即總質量為1.655 kg，根據測量載荷要求，定做固定塊的質量為Wg=15-1.655-2Wi-W0。

2.2 軸承懸空狀態

將固定塊平緩抬起，此時測量載荷相當于外圈、保持架、部分鋼球及配重塊的質量。因為軸承引導方式為外圈擋邊引導，當軸承被提起后，保持架質量也加載在外圈上。根據軸承尺寸畫出比例圖，如圖4所示。

圖4 軸承豎直放置時鋼球位置示意圖

由圖中幾何關系可知， 1～4號鋼球對內圈的作用力在豎直方向上的分力分別為(g為重力加速度)

F′1=Wbg×cos 12°×cos 12°=0.422g，

F′2=Wbg×cos 36°×cos 36°=0.289g，

F′3=Wbg×cos 60°×cos 60°=0.110g，

F′4=Wbg×cos 84°×cos 84°=0.005g。

則鋼球自重加載在外圈豎直方向上的分力為

即總質量為1.652 kg，根據測量載荷要求，定做配重塊的質量為Wp=15-We-Wc-1.652。

根據軸承參數及測量載荷要求，先計算出固定塊及配重塊的質量，然后即可按此方法測量軸承徑向游隙。

3 結束語

根據軸承游隙的測量原理及大型軸承的結構特點，設計了一種徑向游隙測量方法，該方法簡單快捷，而且測量效率及準確性均較高，可用于大型軸承徑向游隙的批量測量。