軸承套圈溝道偏差值檢測機械系統研究

金杜挺 陳宇航 毛小豪 王煒健

摘要：針對市場部分軸承裝配企業現有軸承套圈溝道偏差值檢測設備自動化程度低、可調節性低、適應性低，研究一種軸承套圈溝道偏差值檢測機械系統。系統主要包括工件氣缸、檢測模塊、測量氣缸、工件平臺、檢測托板、絲桿、電機、系統平臺等，全自動化完成軸承套圈溝道偏差值檢測的所有步驟。機械系統各部分設計完成后，虛擬運動仿真結果表明系統可自動完成軸承內/外圈溝道偏差值檢測與讀取。

Abstract： Aiming at the existing bearing ring channel deviation value detection equipment of some bearing assembly enterprises in the market， a mechanical system for detecting the bearing ring channel deviation value is researched with low automation， low adjustability， and low adaptability. The system mainly includes a workpiece cylinder， a detection module， a measuring cylinder， a workpiece platform， a detection pallet， a screw， a motor， a system platform， etc.， and all steps of the bearing ring channel deviation detection are fully automated. After the design of each part of the mechanical system is completed， the virtual motion simulation results show that the system can automatically complete the detection and reading of the bearing inner / outer ring channel deviation value.

關鍵詞：軸承套圈;偏差值檢測;機械系統;運動仿真

Key words： bearing ring;deviation detection;mechanical system;motion simulation

0 ?引言

軸承內/外圈游隙檢測與選配是整個軸承裝配生產線中重要一環[1]。軸承套圈游隙值檢測準確度直接影響了軸承壽命、潤滑性、質量等參數[2]。部分廠家采用手持游隙值檢測設備對內/外圈進行游隙值檢測，這樣的檢測方法不僅檢測效率低，差錯率高，且容易對軸承套圈產生損壞[3]。因而部分廠家選用一些偏差值檢測設備，但此類軸承套圈溝道偏差值檢測設備普遍存在如下問題[4]：自動化程度不高，部分設備仍需一定程度手工操作[5];檢測精度不高，檢測結果不理想，無法保證檢測精度，進而無法確保匹配環節的最佳效果，從而無法保證最終軸承成品各項性能參數[6];檢測適應性低，檢測設備靈活性不高。針對這一現象，研究軸承套圈溝道偏差值檢測工藝，在此基礎上結合生產實際，完成軸承套圈溝道偏差值檢測機械系統研究，研究內容包括：整體方案設計，各部分機械結構設計，三維建模，虛擬運動仿真等。

與原有一般軸承溝道偏差值檢測設備相比，新系統的投入使用克服了溝道偏差值檢測設備自動化程度不高、檢測精度不高等缺陷，大幅減少企業人工成本，提高軸承套圈批量檢測精度，提高整體檢測效率，為內外圈匹配算法提供有力保障。設備應用后，軸承裝配廠家反映軸承質量明顯提高。設備投入使用后，以無錫工業園地區軸承廠家為例，效益可增加7968萬/年。

1 ?機械系統設計

如圖1所示，檢測機械系統主要由工件氣缸、檢測模塊、測量氣缸、工件平臺、檢測托板、絲桿、電機、系統平臺等組成。工件平臺安裝于系統平臺上方，工件平臺中的凹槽可容納相應數量待檢測工件，工件之間傳輸與移動由安裝于工件平臺右端，與工件平臺等高的工件氣缸完成。工件平臺的一側安裝檢測模塊，檢測模塊的檢測運行過程由測量氣缸實現，檢測模塊和測量氣缸均安裝于檢測托板上，檢測托板與其底部的絲桿通過連接件相連接。電機帶動絲桿實現檢測托板帶動檢測模塊，完成與絲桿同向的運動，這一方向的運動實現了檢測模塊相對于工件的進出。

檢測模塊局部視圖如圖2所示，雙球測量塊和單球測量塊通過布置于其中間的“X”型連接鉸鏈對向等高安裝連接，“X”型連接鉸鏈與單球測量塊后方測量氣缸實現兩個測量塊下端在一定程度上的張開與閉合。雙球測量塊下方連接兩個測量探爪，相應的連接兩個等量的測量球，單球測量塊下方連接一個測量探爪，該測量探爪下方連接一個測量球。三個測量探爪下方的測量球處于同一圓周線上，互相配合協助傳感器獲得測量數據。

工件檢測運行過程如圖2所示，工件氣缸將待檢測工件推送至工件平臺上對應凹槽。絲桿在電機驅動下，帶動檢測托板實現絲桿同向運動。檢測模塊經過與工件的定位后完成在檢測托板上的安裝。以外圈工件為例，工件到達工件臺對應位置后，測量氣缸推動與之相連的單球測量塊向雙球測量塊一側移動，電機絲桿推動整個測量模塊向前移動。三個測量球深入工件內部后，測量氣缸回復至原有位置，三個測量球到達工件檢測位置，等待傳感器讀取數據。傳感器數據獲取完成后，測量氣缸再次向前推動單球測量塊向前，三個測量球之間的距離收縮，絲桿與電機配合完成檢測模塊的退出，工件氣缸帶動工件回復至原位置完成工件的檢測。

2 ?結論

針對市場部分軸承裝配企業現有軸承套圈溝道偏差值檢測設備自動化程度低、可調節性低、適應性低，研究一種軸承套圈溝道偏差值檢測機械系統。系統主要包括工件氣缸、檢測模塊、測量氣缸、工件平臺、檢測托板、絲桿、電機、系統平臺等。機械系統各部分設計完成后，按照設計完成三維建模與裝配，并進行虛擬運動仿真，結果表明系統可全自動化完成軸承內/外圈溝道偏差值檢測與讀取，根據企業批量軸承使用數據顯示，軸承裝配過程中的檢測環節改為由偏差值檢測機械系統完成后，成品軸承壽命等參數明顯提升，說明偏差值檢測系統提升了軸承內外圈溝道偏差值的檢測效率，從而提高了軸承內外圈匹配效率[7]，提升軸承壽命。

參考文獻：

[1]金杜挺.基于工業4.0的軸承合套機械系統設計[J].機械，2019，46（10）：73-80.

[2]張明輝，王建武，等.基于機器視覺的軸承溝道曲率半徑在線檢測[J].機床與液壓，2019，47（16）：50-54.

[3]李攀.軸承內圈內徑尺寸及形位精度檢測裝置的研究[D].鄭州大學，2019.

[4]張彥合，李亦軒，等.角接觸球軸承套圈溝道位置的改進設計[J].軸承，2019（04）：1-3.

[5]周紅明，周聞青，等.Hough變換曲線擬合的輪轂軸承溝道測量方法[J].機械科學與技術，2017，36（03）：397-401.

[6]劉燕娜，王玉飛，等.微型凸緣軸承外圈溝道形狀誤差的測量[J].軸承，2016（09）：60-61.

[7]陳國金，金杜挺，等.軸承內外圈游隙匹配優化[J].機械傳動，2017，41（08）：78-81，93.