壓力可調(diào)式大型軸承軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x

孟艷艷，孫斌，趙景周，時(shí)可可

(1.洛陽(yáng)LYC軸承有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039；2.航空精密軸承國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471039)

對(duì)于高精度的大型軸承，除了嚴(yán)格控制軸承套圈主要工作面(滾道)的質(zhì)量，還應(yīng)對(duì)成套軸承的內(nèi)圈軸向跳動(dòng)Sia及外圈軸向跳動(dòng)Sea進(jìn)行精確檢測(cè)和有效控制[1-2]，以保證產(chǎn)品的綜合質(zhì)量[3-4]，滿足用戶需求。

1 現(xiàn)行軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x

現(xiàn)行軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)xB205的測(cè)量狀態(tài)如圖1所示。測(cè)量Sia時(shí)，將軸承的外圈端面放置在儀器測(cè)量支承上，儀表測(cè)量?jī)?nèi)圈端面，在內(nèi)圈端面加裝配重并快速旋轉(zhuǎn)內(nèi)組件，待內(nèi)組件旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，觀察儀表指針變化，最大示值與最小示值的差值即Sia；測(cè)量Sea的操作方法與測(cè)量Sia相似，需要支承內(nèi)圈端面，旋轉(zhuǎn)外圈，通過(guò)儀表示值變化獲得Sea。

1—配重；2—被測(cè)產(chǎn)品；3—測(cè)量系統(tǒng)；4—底座

上述測(cè)量方法雖然可以有效地測(cè)量軸向跳動(dòng)，但是加裝的配重給測(cè)量過(guò)程帶來(lái)了諸多不便:1)配重屬于規(guī)格系列配件，使用時(shí)會(huì)存在規(guī)格尺寸不合適的情況，需要根據(jù)內(nèi)徑尺寸儲(chǔ)備多種規(guī)格的配重，增加了測(cè)量成本，同時(shí)對(duì)管理、存放也帶來(lái)了困難；2)配重質(zhì)量一般為20～50 kg，每次測(cè)量都需搬卸，勞動(dòng)強(qiáng)度大；3)配重與被測(cè)套圈端面連結(jié)方式僅為零部件表面接觸，沒(méi)有任何固定的機(jī)械約束，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中有失控掉落的風(fēng)險(xiǎn)，且旋轉(zhuǎn)套圈時(shí)由于離心力的存在會(huì)造成配重偏移，導(dǎo)致軸向跳動(dòng)的測(cè)量結(jié)果存在一定的誤差。

2 壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x

通過(guò)借鑒B205的定位支承和測(cè)量方式[5]以及手動(dòng)壓力機(jī)的加載原理，設(shè)計(jì)了一種可用于外徑80～400 mm大型軸承的壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x，其克服了現(xiàn)有測(cè)量方式的弊端，確保軸承旋轉(zhuǎn)過(guò)程中滾動(dòng)體與內(nèi)、外滾道緊密接觸。

壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x的測(cè)量狀態(tài)如圖2所示。測(cè)量步驟為：首先，根據(jù)軸承外形尺寸及測(cè)量項(xiàng)目(Sia或Sea)調(diào)整支點(diǎn)和立柱支點(diǎn)的位置，對(duì)軸承進(jìn)行水平方向的定位；其次，將被測(cè)軸承平放在調(diào)整好的支承點(diǎn)上；然后，將壓蓋、精密推力球軸承放置到位，并旋轉(zhuǎn)手柄使被測(cè)軸承套圈受到均衡壓力，以保證套圈可以平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)；最后，調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)保證表針與被測(cè)套圈端面良好接觸，旋轉(zhuǎn)軸承使被測(cè)套圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，觀察儀表指針變化量，即可得到軸向跳動(dòng)值。

1—旋轉(zhuǎn)手柄；2—精密推力球軸承；3—壓蓋；4—測(cè)量系統(tǒng)；5—被測(cè)軸承；6—底座；7—立柱支點(diǎn)；8—支點(diǎn)

3 試驗(yàn)分析

為驗(yàn)證壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，取5套不同型號(hào)的軸承作為被測(cè)件(32234，32030，32240，6032E，6222對(duì)應(yīng)的編號(hào)j=1，2，3，4，5)，選擇3名測(cè)量人員(對(duì)應(yīng)序號(hào)i=1, 2, 3)分別使用B205和壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x進(jìn)行試驗(yàn)。

3.1 準(zhǔn)確性驗(yàn)證

不同測(cè)量人員使用同一臺(tái)儀器測(cè)量同一套軸承的Sia，測(cè)量結(jié)果如圖3所示；同一測(cè)量人員使用不同儀器測(cè)量同一套軸承的Sia，測(cè)量結(jié)果如圖4所示。

分析圖3和圖4的測(cè)量結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，2套測(cè)量方案的測(cè)量誤差都在[0, 2]μm范圍內(nèi)且大多都在[0, 1] μm范圍內(nèi)；僅有一組測(cè)量誤差 [1, 2] μm是使用B205測(cè)量得到，與其加裝的配重在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中偏移使得被測(cè)套圈受力不均有關(guān)。因此，可以認(rèn)為壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x具備測(cè)量套圈軸向跳動(dòng)的能力，且具備較好的測(cè)量精度及準(zhǔn)確性。

圖3 不同儀器的測(cè)量結(jié)果

圖4 不同人員的測(cè)量結(jié)果

3.2 可靠性驗(yàn)證

取10套32234型圓錐滾子軸承作為被測(cè)件，選擇不同測(cè)量人員使用壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)量3次軸承軸向跳動(dòng)值，結(jié)果見(jiàn)表1。表中xmn為Sia測(cè)量結(jié)果 (m為軸承編號(hào)，m=1,2,…,10；n為測(cè)量次數(shù)，n=1,2,3)。

由表中數(shù)據(jù)可知，同一測(cè)量人員對(duì)同一套軸承的3次測(cè)量結(jié)果基本相同，誤差范圍為[0,1]μm，表明測(cè)量結(jié)果具有良好的穩(wěn)定性；僅有3套軸承測(cè)量結(jié)果平均值的方差不為0，但最大僅為0.026，表明測(cè)量結(jié)果的平均值相對(duì)于真值的偏離很小，即測(cè)量結(jié)果的一致性很好，間接表明壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

后續(xù)跟蹤32234的批量測(cè)量時(shí)，使用B205時(shí)1個(gè)臺(tái)班可測(cè)量約60套軸承，而采用壓力可調(diào)式軸向跳動(dòng)測(cè)量?jī)x時(shí)1個(gè)臺(tái)班可測(cè)量90套軸承，工作效率提高了50%。試驗(yàn)也表明所設(shè)計(jì)的壓力可調(diào)式測(cè)量?jī)x可以更好地保證測(cè)量的精度與準(zhǔn)確性，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，提高測(cè)量效率的同時(shí)減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。