雙內圈雙列角接觸球軸承軸向游隙的精確控制

孫懷全，劉紅莉，趙立新，張長之

（中航工業哈爾濱軸承有限公司 質量管理部，哈爾濱 150025）

雙內圈雙列角接觸球軸承的軸向游隙通過修磨兩內圈的接觸端面控制。根據使用工況，有預載荷和預游隙2種組配方式：預載荷組配的軸承，在施加軸向預緊力后，軸向游隙為零或負游隙；而預游隙組配的軸承，在施加軸向預緊力后，軸向游隙為正值。

在軸向游隙范圍要求很小的情況下，直接測量軸向游隙確定兩內圈接觸端面修磨量，會導致軸承裝配后軸向游隙合格率較低。因此，將凸出量測量與軸向游隙測量相結合，以精準確定兩內圈接觸端面的修磨量，實現雙內圈雙列角接觸球軸承軸向游隙的精確控制。

1 凸出量的測量

1.1 內圈的標記

測量前一定要對內圈進行相應的順序標記，因為2個內圈的安裝方向對實際的測量結果有一定的影響，不進行標記就無法保證測量結果的準確性。如圖1所示，可在內圈斜坡表面上進行標記，內圈Ⅰ與外圈A端面在同一側，內圈Ⅱ與外圈B端面在同一側。

圖1 雙內圈雙列角接觸球軸承Fig.1 Double row angular contact ball bearings with double inner ring

1.2 基準樣圈對表

設計制作一個與軸承外形尺寸基本相同的基準樣圈，凸出量為0。如圖2所示，將基準樣圈裝入定心軸并一同放在定心座上，施加測量載荷使基準樣圈向上移動并與上頂墊圈的端面緊密接觸，此時儀表指針調整到“0”位置，卸載后基準樣圈回到初始安裝位置，加載和卸載動作重復2次以上，直到儀表指針位置沒有發生變化，表明儀器對表校準完畢，取下基準樣圈。

圖2 基準樣圈對表測量原理圖Fig.2 Measurement principle diagram of a reference sample circle table

1.3 凸出量δ1和δ2的測量

將軸承內、外圈溝道和鋼球表面清洗干凈，根據軸承結構，應盡量裝滿鋼球或少裝1粒鋼球，然后將鋼球均勻分布，且每次測量時的鋼球數量及測量載荷必須相同。按照產品結構及尺寸要求，設計并制作一個高度標準件作為高度測量基準，高度標準件使用前應計量檢定出準確的實際值。

如圖3所示，將被測軸承放入測量位置，施加軸向測量載荷，通過測量儀表分別讀出δ1和δ2。其中，測頭與高度標準件相接觸，當高度標準件表面高出外圈端面時，儀表讀數為“+”值，否則為“-”值。

圖3 δ1和δ2測量結構示意圖Fig.3 Measurement structure diagram of δ1 and δ2

2 軸向游隙的控制

2.1 軸向游隙的計算

根據軸承結構及凸出量測量原理可知

Ga＝C-（h1+h2），

h1＝h-δ1，h2＝h-δ2，

式中：Ga為軸向游隙；C為外圈寬度實際尺寸，可通過0.5μm分辨率的儀表與高精度標準件比較測量獲得；h1，h2分別為內圈Ⅰ，Ⅱ接觸端面距外圈B，A端面的距離；δ1，δ2分別為高度標準件相對外圈B，A端面的凸出量；h為高度標準件的實際尺寸。

將軸向游隙的計算值與實際要求范圍值進行對比，當軸向游隙計算值大于要求的軸向游隙時，兩者的差值即兩內圈接觸端面的修磨量。

2.2 測量誤差的修正

由于軸向夾緊力的影響，通過凸出量得到的軸向游隙計算值與兩內圈在預緊力矩夾緊狀態下的軸向游隙測量值之間存在一個測量誤差，該誤差可通過多次測量對比獲得，通過對測量誤差進行修正，能夠滿足軸向游隙的設計要求。

例如：某雙內圈雙列角接觸球軸承，設計要求兩內圈使用5 N·m的預緊力矩夾緊，然后在50 N軸向載荷下的軸向游隙為8～12μm，且裝配后軸承各部件不可分離。經過多次凸出量測量，得到軸向游隙計算值為14～18μm時即可滿足設計要求。

為確定兩內圈夾緊前后軸向游隙發生的變化，制作了一個適宜的夾緊工裝，采用力矩扳手施加力矩、夾緊兩內圈后測量軸向游隙。在逐漸加大預緊力矩時，軸向游隙逐漸變小，經多次試驗，當預緊力矩達到5 N·m時，軸向游隙減小了3μm，即兩內圈在無預緊力矩夾緊的狀態下，軸向游隙計算值控制在11～15μm時才能滿足設計要求。

在2種控制方法都滿足要求的情況下，用液態氮冷卻內圈裝配成品軸承后，兩內圈用5 N·m預緊力矩夾緊，在50 N軸向載荷下測量軸向游隙，判定是否合格。需要注意的是：兩內圈的相對位置對測量結果可能存在輕微的影響，最終測量合格的成品軸承需在測量位置對應的2個內徑面上劃對角線標記，以確定軸承的安裝位置。

3 結束語

通過總結出的軸向游隙的高精度控制方法，并選用與上述測量原理相同且精度較高的測量儀器和儀表，由相對固定的人員進行組配和檢測，可最大程度地避免人為因素對測量結果的影響，較準確地確定滿足軸向游隙要求的修磨量，在實踐應用中合格率有顯著提高，解決了該類型軸承高精度軸向游隙的組配和控制難題。