數(shù)顯式回轉(zhuǎn)支承滾道直徑檢測裝置研究

李偉　杭振宏

摘要：文章研制了一種數(shù)顯式回轉(zhuǎn)支承滾道直徑檢測裝置。根據(jù)回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外滾道直徑的檢測特點，設(shè)計該裝置，檢測結(jié)果可以通過顯示器實現(xiàn)輸出。文章介紹了該裝置其結(jié)構(gòu)組成、工作原理及現(xiàn)場驗證，結(jié)果表明，該檢測裝置具有較高的檢測精度，裝配合格率比較高。

關(guān)鍵詞：數(shù)顯式；回轉(zhuǎn)支承；滾道直徑；檢測裝置；測量；量具 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH124 文章編號：1009-2374（2015）05-0033-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0349

1 概述

對于承受較大徑向負載的回轉(zhuǎn)支承，設(shè)計時必須保證一定初始軸向間隙和徑向間隙。然而，徑向間隙的存在，必然引起徑向負載分布的變化，導(dǎo)致最大滾動體負荷的增大。根據(jù)壽命計算，回轉(zhuǎn)支承壽命與滾動體負荷的三次方成反比，可見回轉(zhuǎn)支承間隙控制尤為重要。目前，常用的測量棒測量裝置精度有限，測量過程中形成的誤差累積影響測量精度，尤其是內(nèi)、外滾道測量基準不一致，對最終的裝配合格率影響極大，增加了回轉(zhuǎn)支承的制作成本。本裝置采用了數(shù)顯式游標卡尺式結(jié)構(gòu)，可以對回轉(zhuǎn)支承套圈中的內(nèi)、外滾道直徑進行檢測，并且通過更換標準量球?qū)Σ煌瑵L道直徑的回轉(zhuǎn)支承進行檢測，檢測結(jié)果通過顯示器直接數(shù)字輸出，便于讀數(shù)。同時用適應(yīng)滾道的鋼球進行測量，是一種接近工作狀態(tài)的測量方式。

2 檢測裝置的主要結(jié)構(gòu)

數(shù)顯式回轉(zhuǎn)支承滾道直徑檢測裝置用于測量回轉(zhuǎn)支承套圈內(nèi)、外滾道直徑，該檢測裝置由數(shù)顯游標卡尺尺身、限位左量爪、左量球、量爪固定套、右量球和游標右量爪等組成。量爪端部聯(lián)接兩個可更換的標準量球。量爪端部聯(lián)接的標準量球可更換，以適應(yīng)不同滾道直徑的檢測。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

1.限位左量爪；2.左量球；3.量爪固定套；4.緊定螺釘；5.游標卡尺尺寸；6.右量球；7.游標右量爪

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

3 檢測結(jié)果校準

為保證檢測數(shù)據(jù)的精確度，檢測數(shù)據(jù)的有效性，需對

檢測數(shù)據(jù)校準，擬校準量塊，長度為，

標準量球直徑，內(nèi)滾道檢測示意圖如圖2所示。由圖2可知：外圈內(nèi)滾道中心直徑：，此時，

數(shù)顯顯示檢測數(shù)據(jù)為1025.40mm，即為最終的檢測結(jié)果。同理，內(nèi)圈外滾道檢測校準過程如圖3所示。由圖3可知：內(nèi)圈外滾道中心直徑：，此時，數(shù)顯顯示檢測數(shù)據(jù)為97.40mm，即為最終的檢測結(jié)果。內(nèi)、外滾道檢測結(jié)果精確到小數(shù)點兩位數(shù)，能夠滿足回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外滾道的檢測要求。

圖2 內(nèi)滾道檢測示意圖 圖3 外滾道檢測示意圖

4 檢測結(jié)果分析

對回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外滾道直徑進行檢測。回轉(zhuǎn)支承滾道中心直徑為1600，技術(shù)要求軸向間隙為0.08～0.030，徑向間隙為0.08～0.040。內(nèi)圈外滾道相關(guān)直徑尺寸為，游標卡尺顯示數(shù)據(jù)為；外圈內(nèi)滾道相關(guān)直徑尺寸為，游標卡尺顯示數(shù)據(jù)為。如圖4和圖5所示：

圖4 內(nèi)圈外滾道示意圖 圖5 外圈內(nèi)滾道示意圖

滾道加工完畢，用該數(shù)顯式回轉(zhuǎn)支承滾道直徑檢測裝置對6套該型號的回轉(zhuǎn)支承進行檢測。數(shù)顯顯示數(shù)據(jù)為滾道中心之間尺寸，內(nèi)、外滾道間隙檢測結(jié)果如表1所示：

表1 回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外滾道間隙檢測結(jié)果（單位：mm）

名稱 樣件1 樣件2 樣件3 樣件4 樣件5 樣件6

外圈內(nèi)滾道 1600.04 1600.02 1600.04 1600.06 1600.04 1600.02

內(nèi)圈外滾道 1599.80 1599.78 1599.82 1599.80 1599.84 1599.82

理論徑向間隙 0.24 0.24 0.22 0.26 0.20 0.20

檢測徑向間隙 0.20 0.24 0.18 0.20 0.22 0.26

從表1可以看出，6套回轉(zhuǎn)支承套圈，用該裝置檢測，測得外圈內(nèi)滾道與內(nèi)圈外滾道中心直徑尺寸，理論徑向間隙最大值為0.26，最小值為0.20，按照表1中的尺寸進行配套裝配，裝配后對套回轉(zhuǎn)支承徑向進行徑向檢測，將回轉(zhuǎn)支承垂直放在平面（或V形架上），在一個套圈上安放測量表架，并使表頭指在另一個套圈上，用另一個套圈的自重測量其間隙，沿圓周120°測量三處，取其平均值即為其徑向間隙。最終檢測結(jié)果最大值0.26，最小值為0.18。通過對檢測結(jié)果分析，理論徑向間隙與檢測徑向間隙比較如圖6所示：

圖6 理論徑向間隙與檢測徑向間隙比較

可以看出：理論徑向間隙與檢測徑向間隙差值最大0.06，均在產(chǎn)品技術(shù)要求軸向間隙為0.08～0.030范圍內(nèi)，合格率達到100%。為保證檢測結(jié)果的有效性、準確性，保證回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外圈的高匹配性，更換不同標準量球，例如、等，分別對不同鋼球直徑的回轉(zhuǎn)支承內(nèi)、外圈滾道直徑進行檢測，對最終的合格率進行跟蹤統(tǒng)計，通過大量的數(shù)據(jù)收集，并對該系列數(shù)據(jù)進行匯總分析，產(chǎn)品裝配一次性達成率達到98%。

5 誤差分析

該數(shù)顯式回轉(zhuǎn)支承滾道直徑檢測裝置，其結(jié)構(gòu)與數(shù)顯式游標卡尺相似，讀數(shù)原理相同，根據(jù)JJG30-2002通用卡尺檢定規(guī)程要求游標尺零值誤差為：游標卡尺量爪兩測量面接觸時，數(shù)顯數(shù)值歸零。對該數(shù)顯回轉(zhuǎn)支承檢測裝置，零位調(diào)整誤差，通過標準量塊校對，該誤差對最終檢測結(jié)果無影響。

6 使用維護

將與產(chǎn)品型號相匹配的標準量球固定在左、右量爪，將左、右量球測量面接觸，調(diào)節(jié)數(shù)顯數(shù)值歸零，將檢測裝置通過標準量塊進行校對，校對無誤，再對回轉(zhuǎn)支承滾道直徑進行檢測。檢測時，左、右量球與滾道檢測點貼合，通過數(shù)顯微調(diào)，找正最大檢測點，讀數(shù)即可，讀數(shù)即為滾道中心直徑尺寸。

該數(shù)顯式回轉(zhuǎn)支承滾道直徑檢測裝置，采用的是使用容柵傳感器，是利用電容耦合方式將機械位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺撾娦盘栠M入電子電路后，在經(jīng)過一系列變換和運算后顯示出機械位移量的大小。如現(xiàn)場有水漬、切削液等沾到卡尺尺面上，就會成為屏蔽卡尺電信號傳遞的主要原因，是容柵不能正常工作，從而造成顯示混亂。基于此，現(xiàn)場使用時，應(yīng)及時對該數(shù)顯式檢測裝置進行維護。

7 結(jié)語

本檢測裝置采用測量輸出一次完成的方法，減少了傳統(tǒng)檢測、對比兩次測量誤差累積對測量結(jié)果的影響。通過使用適合滾道的球形測頭作為游標卡尺的量爪固定端，并可替換，有效地提高了檢測過程中的限位精度。該檢測裝置采用的是游標卡尺式結(jié)構(gòu)，與普通游標卡尺，既有相似處，又有其自身的優(yōu)點，便攜式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場可操作性強。數(shù)字的輸出形式可以有效避免直接讀游標卡尺等測量工具時可能產(chǎn)生的失誤。采用適應(yīng)滾道的球形測頭可測量四點接觸桃形滾道等非圓弧滾道的直徑，適應(yīng)能力強。

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作者簡介：李偉（1977-），女，馬鞍山方圓回轉(zhuǎn)支承股份有限公司工程師，碩士，研究方向：回轉(zhuǎn)支承加工工藝。

（責任編輯：周 瓊）