滾針軸承軸向偏移檢測方法探討

蔡玨

【摘 要】連桿大頭滾針軸承是發(fā)動(dòng)機(jī)十分重要的組成部分，無內(nèi)外圈的滾針軸承是活塞結(jié)構(gòu)的主要組成形式。滾針軸承在使用過程中軸向偏移是其主要表現(xiàn)特征，在工作中會(huì)對(duì)軸承的振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生一定影響，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能產(chǎn)生影響。軸承材料、裝配等都是引起軸向偏移的因素。為不斷提升滾針軸承軸的整體性能，需對(duì)滾針軸承軸向偏移檢測方法進(jìn)行探討，希望為提升發(fā)動(dòng)機(jī)的整體運(yùn)行性能提供一些參考意見。

【Abstract】Needle roller bearing with the big end of the connecting rod is a very important part of the engine. Needle roller bearing without an inner and outer ring is the main form of piston structure. The axial deviation is the main feature of needle roller bearing in the process of use， which will have a certain impact on the vibration and noise of the bearing in work， thus affecting the performance of the engine. Bearing materials and assembly are all factors that cause axial deviation. In order to continuously improve the overall performance of needle roller bearing shaft， it is necessary to discuss the detection method of axial deviation of needle roller bearing， hoping to provide some reference suggestions for improving the overall operational performance of the engine.

【關(guān)鍵詞】滾針軸承;軸向偏移;外圈軸向偏移;偏移檢測

【Keywords】needle roller bearing; axial deviation; axial deviation of the outer ring; deviation detection

【中圖分類號(hào)】TH133.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2019）06-0168-02

1 引言

滾針軸承在發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)揮著重要的作用，使得生產(chǎn)企業(yè)對(duì)滾針軸承的質(zhì)量要求較高。滾針在引導(dǎo)過程中的傾斜，主要是由保持架的引導(dǎo)接觸面及保持架的結(jié)構(gòu)尺寸較小造成的。在滾針軸承投入安裝使用前需要進(jìn)行檢測，滾針軸承軸向偏移的檢測是十分重要的環(huán)節(jié)，也是對(duì)滾針軸承整體性能評(píng)價(jià)的主要因素[1]。因此，對(duì)滾針軸承軸向偏移檢測方法進(jìn)行探討具有重要意義。

2 保持架偏差引起外圈軸向偏移

2.1 外圈軸向偏移

在實(shí)際應(yīng)用過程中，內(nèi)外圈滾道的錐度以及安裝的平行度等都會(huì)造成滾針軸承軸向偏移，下面主要對(duì)引起軸向偏移中保持架偏差進(jìn)行探究。滾針與軸向在進(jìn)入滾道之后會(huì)保持一個(gè)非平行的狀態(tài)，這時(shí)滾針會(huì)出現(xiàn)歪斜的情況，滾針就會(huì)無法在滾道上進(jìn)行正常運(yùn)行。滾針軸線產(chǎn)生歪斜，是在保持架作用面的偏差條件下產(chǎn)生的，橢圓形點(diǎn)為歪斜滾針與滾道的起始接觸形式，軸承滾道的切線方向?yàn)闈L針截面長軸的方向，滾針歪斜角會(huì)對(duì)長軸的大小造成一定的影響[2]。

設(shè)滾針與軸承軸線歪斜角為α，這時(shí)可以得出滾針上沿軸承軸線方向上的力為：

ΣFnx·cosα+ΣFny·sinα=mnan

這時(shí)就可以得出有滾針在進(jìn)入滾道時(shí)所受的軸向作用力：Fnx0=（Qrf+Qrb+Fobcosβ+Fob+Fif+Qψo(hù)bsinβ）cosα+（Qψf +Qψo(hù)bcosβ-Qψif-Frf-Frb-FobQψo(hù)bsinβ）sinα=mn

在上述公式中，mn、an、a分別為滾針的質(zhì)量、滾針發(fā)生軸向移動(dòng)的加速度、滾針歪斜角。

這時(shí)就可以看出，當(dāng)外圈靜止不動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈會(huì)在逆時(shí)針的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，軸向作用力的產(chǎn)生會(huì)在歪斜的滾針與滾道的摩擦下出現(xiàn)，在軸向會(huì)產(chǎn)生一定的軸向偏移，這時(shí)是滾針軸承的外圈產(chǎn)生的，這樣就會(huì)對(duì)軸承的性能產(chǎn)生一定的影響。

2.2 外圈偏移的檢測方法

在對(duì)滾針軸承的軸向偏移進(jìn)行檢測時(shí)，一般會(huì)分為內(nèi)、外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)是工廠實(shí)際應(yīng)用最多的檢測方法，在檢測時(shí)，主要形式為滾針軸承的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 軸向偏移檢測系統(tǒng)參數(shù)

3.1軸承徑向滾動(dòng)體載荷

需要在內(nèi)外圈之間、保持架接觸點(diǎn)之間留有一定的縫隙，這樣就能確保滾針在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持靈活性，滾針位置會(huì)在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)變化，就會(huì)導(dǎo)致滾針在受力部位的數(shù)量發(fā)生變化。在受載條件不同的情況下，滾針承受的載荷也會(huì)出現(xiàn)一定規(guī)律的變化。軸承上的徑向載荷（Q）與滾動(dòng)體上載荷的豎向分量的和為：Fr=ZFnψ=（δr-Pd）nJr（ε）=（ε：載荷分布系數(shù)）。

3.2 慣性輪間隙對(duì)軸向偏移的影響

在實(shí)驗(yàn)過程中，滾針軸承產(chǎn)生軸向偏移，為方便地對(duì)軸承的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，需確保在檢測過程中，減少接觸滾針的數(shù)量，確保慣性輪的穩(wěn)定性，同時(shí)也要保證有2個(gè)滾針的狀態(tài)為接觸狀態(tài)，剩下的5個(gè)就會(huì)對(duì)慣性輪產(chǎn)生軸向偏移產(chǎn)生一定的阻礙。在滾針接觸的變化過程中，也就是從0到10的變化過程中，確保2個(gè)滾針為接觸狀態(tài)，3個(gè)滾針為非接觸狀態(tài)，這時(shí)再對(duì)角度進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)在20以上時(shí)，第三個(gè)滾針在這時(shí)進(jìn)入接觸狀態(tài)，這樣就能發(fā)現(xiàn)，前后滾針接觸的臨界點(diǎn)為滾針在頂上的位置。

3.3 慣性輪轉(zhuǎn)速對(duì)軸向偏移的影響

假設(shè)在外圈上，滾針轉(zhuǎn)過了β角，對(duì)滾針進(jìn)行復(fù)原，在實(shí)際操作過程中會(huì)存在一定的差別。在分析之后可得，滾針間的間隙與跳動(dòng)量成正比，會(huì)對(duì)檢測評(píng)價(jià)造成一定的影響。因此，要將滾針間的間隙控制在合理的范圍，最好不要過大。在間隙的選擇上，要保證在檢測過程中，提升可操作性，減少慣性輪跳動(dòng)對(duì)檢測造成的影響。轉(zhuǎn)速會(huì)對(duì)慣性輪的水平跳動(dòng)造成一定影響，當(dāng)轉(zhuǎn)速過大時(shí)，就會(huì)對(duì)檢測造成一定的干擾。因此，要對(duì)慣性輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理控制，減少對(duì)軸向偏移造成的影響，確保檢測工作的有序進(jìn)行。

4 結(jié)語

滾針與內(nèi)外導(dǎo)軌接觸面上，滾針半徑相對(duì)較小的情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致滾針出現(xiàn)歪斜運(yùn)動(dòng)，增加彎曲變形的幾率。但是，保持架在實(shí)際應(yīng)用中無法確保滾針接觸面與軸向保持絕對(duì)的平衡，在保持架的作用下，滾針就會(huì)進(jìn)入受力作用區(qū)，一旦滾針在歪斜的情況下進(jìn)入承載區(qū)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)軸向偏移的現(xiàn)象。通過對(duì)滾針軸承軸向偏移檢測方法的探討，有助于實(shí)現(xiàn)我國軸承行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足行業(yè)對(duì)軸承的批量生產(chǎn)需要，提升該行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】陶濤，馬小燕，花良浩，等. 改進(jìn)型SVM在軸向磁軸承轉(zhuǎn)子位移自檢測中的應(yīng)用[J]. 電機(jī)與控制應(yīng)用， 2018， 45（10）：109-115.

【2】張漢年， 鮑安平， 段向軍，等. 高頻信號(hào)注入的無軸承同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位移檢測方法[J]. 微特電機(jī)， 2017， 45（3）：26-30.