齒輪箱軸承游隙調整方法研究

傅久定，雷亞平，李 亞

（南京高精軌道交通設備有限公司，江蘇 南京 210000）

軸承是齒輪箱的關鍵部件[1，2]，軸承壽命對齒輪箱性能有著重要的影響，而軸承軸向游隙是影響軸承壽命的重要技術參數，直接影響到軸承的載荷分布、振動、噪音、摩擦、溫升、使用壽命和機械運轉精度[3-7]，因此，研究怎樣快速、高效和可靠的調整軸承軸向游隙對提升齒輪箱綜合性能有著重要的工程指導意義。圖1 為某齒輪箱車軸系結構剖視圖。

圖1 車軸系結構示意圖

當前，齒輪箱裝配主要有3 種軸承軸向游隙調整的方法：實配（俗稱配磨）調整墊進行調整、采用可剝離式墊片進行調整、以及采用厚薄組合墊片進行調整。

實配調整墊是傳統的整方法，在齒輪箱發展初期應用較多，根據裝配實測尺寸對調整墊進行配磨，實現軸承游隙的控制，該調整精度會受制于配磨加工的精度，同時配磨耗時長，裝配效率低，優點是在單臺套或小批量裝配中靈活性較高。

可剝離墊片是由精密金屬箔層和層粘結而成，使用時可以根據尺寸需要隨意剝離，該方法調整精度高、操作方便，但其使用成本很高。可剝離墊片如圖2。

厚薄墊片組合是通過一張定尺寸的厚墊片和一張薄鋼墊組合使用，薄墊片厚度有多種規格供其選用，當實際尺寸小于定尺寸厚墊片的厚度時，還可以對厚墊片進行配磨，這樣既繼承了傳統實配的靈活性，又基本達到了可剝離墊片的裝配效率，其成本介于實配調整墊和可剝離墊片之間。根據使用經驗，這里不推薦采用2張薄墊片進行組合，避免滲油的風險。厚薄墊片組合如圖3。

圖2 可剝離墊片

圖3 厚薄墊片組合

1 車軸軸承游隙計算

1.1 軸承游隙計算

圖4 為某項目齒輪箱車軸系結構剖視圖和計算尺寸鏈。

圖4 某項目車軸系結構及尺寸鏈

△基本尺寸=增環-減環，代入零件尺寸及制造公差，調整墊片的設計厚度范圍為4.25mm～5.25mm。

對實際裝配的統計，厚薄墊片組合值實際一般定在5.0mm～5.6mm，比理論計算值偏大，通過分別對零件在裝配前和裝配后進行測量，發現軸承寬度在裝配前后是有變化的。

1.2 軸承過盈配合變形分析

軸承內圈與車軸、外圈與襯套都采用過盈裝配，軸承內外圈過盈配合后會發生徑向的變形，由于軸承滾道是錐形的，從而引起軸承寬度的增加，根據標準《GB/T5371—2004 過盈配合的計算和選用》[8]，對軸承過盈裝配變形量與軸承寬度變化進行計算、分析。

圖5 某地鐵項目輸出級軸承裝配示意圖

被包容件內徑縮小量：

包容件的外徑擴大量：

軸承寬度變化：

根據以上公式計算，單個軸承寬度變化范圍為（0.18～0.32）mm，與軸承過盈裝配后實測值0.25mm 基本吻合，將兩個軸承的寬度增大合計按0.5mm 疊加到純零件尺寸鏈計算值中，即可得到調整墊片理論厚度為（4.75～5.75）mm，這與厚薄墊片組合的實測值5.0mm～5.6mm 基本吻合，理論計算與實測達成一致。當通過計算能夠獲得準確可靠的調整范圍，便有了取消配磨厚調整墊片理論保障。

2 調整墊片選定優化

在上述分析基礎上，找出了純零件尺寸鏈計算與最終裝配實測值的差距，也就更準確地鎖定理論調整范圍，厚薄墊片組合調整方案中的厚墊片配磨就不再具有實際意義，便提出了2 片薄墊片組的概念，通過2 片不同規格的薄墊片進行組合，實現一定范圍的組合，薄墊片組具體實施如下：

分 別 預 制0.15,0.2，0.25，0.35，0.4 五 種 規 格 墊 片，直 接采用單張薄墊片或由其中任意2 張進行組合，可依次獲得0.15,0.2，…，0.8 的厚度尺寸，實現0.15mm～0.8mm 的調整范圍，根據對裝配的統計，該調整范圍能夠滿足軸承游隙調整的實際需求，該方案繼承了厚薄墊片組合的高效優勢，還規避了厚墊片的成本。

合理制定薄墊片的規格、優化薄墊片組合的方案，根據產品實際需要還可拓展更多的組合和調整范圍。

3 結束語

本文針對齒輪箱軸承軸向游隙調整方法進行研究，總結如下：

（1）將軸承過盈配合變形考慮到地鐵齒輪箱車軸軸承軸向游隙計算中，彌補了純零件尺寸鏈計算與實際的偏差，完善了計算方法，為實際應用提供了理論依據；

（2）通過采用該計算方法，獲取更加準確的調整墊片的選擇范圍，對傳統調整方案進行創新、提出新的薄墊片組的調整方法，提高了裝配的效率和可靠性，極大降低了制造成本。