雙、四列圓錐滾子軸承軸向游隙的調整方法

2021-07-21 08:32:06王朋偉范強賈松陽

軸承 2021年4期

王朋偉，范強，賈松陽

(1.洛陽LYC軸承有限公司，河南洛陽 471039；2.航空精密軸承國家重點實驗室，河南洛陽 471039)

符號說明

b，c——外、內隔圈寬度，mm

B1，B2——內圈實際寬度，mm

C1，C2——外圈實際寬度，mm

Ga——軸承軸向游隙，mm

Gr——軸承徑向游隙，mm

M，N——測量用輔助墊塊的高度，mm

α——外圈滾道角度，(°)

由于能夠在有限的空間內承受較大的軸向、徑向聯合載荷，雙、四列圓錐滾子軸承廣泛應用于軋機、冶金等行業。隨著主機用戶的發展要求，雙、四列圓錐滾子軸承發展出多種變型結構：雙列圓錐滾子軸承按結構形式分為35，37系列以及在此基礎上的變型結構，如無隔圈雙列圓錐滾子軸承、配對型圓錐滾子軸承等；四列圓錐滾子軸承主要包括TQO，TQI結構以及在此基礎上將隔圈及套圈發生變型的結構。由于無隔圈雙、四列圓錐滾子軸承不帶隔圈，便于用戶安裝使用，該結構軸承的使用范圍日益廣泛[1-3]。

軸承的游隙對軸承使用有著關鍵性的作用，游隙調整不當會對軸承的使用造成嚴重的后果。JB/T 8236—2010《滾動軸承雙列和四列圓錐滾子軸承游隙及調整方法》對有隔圈35及37系列和無隔圈35系列雙列圓錐滾子軸承及TQO型四列圓錐滾子軸承游隙的測量和調整方法進行了較為詳細的論述，其基本思路是通過調整隔圈高度或修磨套圈得到軸承的軸向游隙[4-7]。對于無隔圈37系列軸承、單列配對圓錐滾子軸承及TQI型四列圓錐滾子軸承，該標準中并未給出調整方法。

因此，依據JB/T 8236—2010，對不同結構的雙、四列及配對圓錐滾子軸承的軸向游隙調整方法進行介紹，以期對軸承生產廠家及使用廠家測配軸承游隙起到一定的幫助。

1 游隙調整前的準備工作

通常，軸承軸向游隙根據圖紙中標注的徑向游隙轉換得到，即

Ga=Grcotα。

(1)

游隙調整前，將軸承零件清洗干凈并檢驗合格，在各零件端面標記相應的字母，便于測量調整。游隙調整時，將零件放在工作臺、平板或成組的墊塊上，同一組墊塊或同組測量用輔助墊塊的高度相互差應小于被測軸承內隔圈兩端面平行差的50%。為防止載荷塊劃傷軸承套圈端面，載荷塊端面的表面粗糙度應小于與其接觸套圈端面的表面粗糙度，載荷塊端面作為測量參考面時，載荷塊兩端面平行差應小于與其接觸套圈兩端面平行差。

游隙測量時在最上部軸承零件上施加載荷塊，載荷塊質量應保證旋轉零件后滾動體與滾道均勻接觸。測量前應分別旋轉各列滾子和套圈，以保證軸承各零件都處于正常位置，一旦開始測量，不得旋轉軸承零件。沿圓周方向等距離測量4點，取其算術平均值作為實際測量尺寸。當軸承外徑不大于440 mm時，4點測值的相互差應不大于0.08 mm；當軸承外徑大于440 mm時，4點測值的相互差應不大于0.15 mm。若4點測值的相互差超過以上規定值，應再次旋轉各列滾子和套圈，使其處于正常位置，重新進行測量[8]。

2 雙列圓錐滾子軸承游隙的調整

2.1 35系列

35系列圓錐滾子軸承由1個雙滾道外圈、2個單滾道內圈、滾子和保持架組成。軸承結構如圖1所示。

圖1 35系列雙列圓錐滾子軸承結構示意圖Fig.1 Structure diagram of 35 series double row tapered roller bearings

對于帶隔圈結構軸承，其軸向游隙通過隔圈的寬度及2個內圈端面之間的間隙進行調整。將軸承零件分別按圖2所示2個位置擺放，在位置Ⅰ測量h1，位置Ⅱ測量h2，則2個內圈端面CC間的距離c′為

圖2 帶隔圈35系列軸承游隙調整時零件位置示意圖Fig.2 Position diagram of 35 series bearing(with spacer)parts during clearance adjustment

c′=h1+h2-C1，

(2)

若軸承要求的軸向游隙為Ga，則內隔圈寬度c為

c=c′+Ga。

(3)

對于無隔圈結構軸承，其軸向游隙通過2個內圈端面之間的間隙進行調整，測量方法及擺放位置與帶隔圈結構軸承一致(圖2)，同樣分別在2個位置測量h1和h2，則軸承實際軸向游隙為

Ga=C1-(h1+h2)。

(4)

2.2 37系列

37系列圓錐滾子軸承由1個雙滾道內圈、2個單滾道外圈、滾子和保持架組成。軸承結構如圖3所示。

圖3 37系列雙列圓錐滾子軸承結構示意圖Fig.3 Structure diagram of 37 series double row tapered roller bearings

2.2.1 帶隔圈結構

對于帶隔圈結構軸承，其軸向游隙通過外隔圈的寬度及2個外圈端面之間的間隙進行調整。JB/T 8236—2010規定，測量時軸承內組件平放在測量平臺上且內圈端面與平臺接觸，該方法僅適用于保持架不凸出內圈端面的軸承，而目前大多數軸承的保持架均凸出內圈端面，保持架會與測量平臺干涉，因此，在JB/T 8236—2010測量方法的基礎上提出2種調整方法。

1)增加輔助墊塊法

若軸承保持架凸出內圈端面，測量時在內圈與工作臺之間沿圓周方向均布3塊輔助墊塊, 墊塊高度為M，將軸承零件分別按圖4所示2個位置擺放，在位置Ⅰ測量l1，位置Ⅱ測量l2，則2個端面BB之間距離b′為

圖4 增加墊塊后游隙調整示意圖Fig.4 Diagram of clearance adjustment by adding cushion block

b′=(l1-M)+(l2-M)-B1，

(5)

若所要求的軸向游隙為Ga，則外隔圈寬度b為

b=b′+Ga。

(6)

2)高度差法

高度差是指外圈大端面與內圈端面之間的高度差a和e，通過高度差及內、外圈寬度計算2個外圈之間的間隙。測量方法為：將軸承零件分別按圖5所示2個位置擺放，在位置Ⅰ測量e′，位置Ⅱ測量a′，則

圖5 37系列軸承高度差法游隙調整示意圖Fig.5 Diagram of clearance adjustment of 37 series bearing by height difference method

e=e′-C2，

(7)

a=a′-C1，

(8)

則2個外圈窄端面BB之間的距離b′為

b′=B1+a+e-C1-C2。

(9)

其中，當外圈端面高出內圈端面時，a和e為正值，外圈端面低于內圈端面時，a和e為負值。若軸承要求的軸向游隙為Ga，則內隔圈寬度b為

b=b′+Ga。

(10)

根據尺寸鏈計算，高度差法中的B1+e-C1，B1+a-C2分別對應于增加輔助墊塊法中的l1-M，l2-M，將其分別代入(5)式即可得到(9)式。這2種方法的調整措施不同，但計算原理一致，軸承或主機廠家可根據自身條件及測量誤差等選擇合適的調整方法。

2.2.2 無隔圈結構

對于無隔圈結構的37系列雙列圓錐滾子軸承，通過2個外圈高度之和與內圈裝配高之間的差值調整軸向游隙，其測量方法及軸承零件擺放位置與圖4一致，在2個位置分別測量l1和l2，則軸承實際軸向游隙為

Ga=C1-(l1-M)+(l2-M)。

(11)

3 組配型雙列圓錐滾子軸承游隙的調整

組配型圓錐滾子軸承分為面對面(DF)型和背靠背(DB)型，其結構如圖6所示。

圖6 組配型圓錐滾子軸承結構示意圖Fig.6 Structure diagram of combined type tapered roller bearings

3.1 面對面(DF)型

面對面(DF)型為2套單列軸承的內圈寬端面相接觸，2個外圈之間通過外隔圈組配在一起。其軸向游隙通過外隔圈寬度調整，將軸承零件分別按圖7所示2個位置擺放，在位置Ⅰ測量l1，位置Ⅱ測量l2，則2個外圈窄端面BB之間的距離b′為

圖7 DF型軸承游隙調整零件位置示意圖Fig.7 Position diagram of DF type bearing parts during clearance adjustment

b′=l1+l2-B1-B2，

(12)

若軸承要求的軸向游隙為Ga，則外隔圈寬度b為

b=b′+Ga。

(13)

3.2 背靠背(DB)型

3.2.1 內、外隔圈寬度差法

通過內、外隔圈寬度差及端面高度差配制軸承游隙，將軸承零件按圖8所示位置擺放，分別測出T1，T2及B1，B2，則外圈大端面與內圈端面之間的高度差a和e分別為

圖8 DB型軸承內、外隔圈寬度差法游隙調整示意圖Fig.8 Diagram of clearance adjustment of DB type bearing by method of width different between inner and outer spacer

e=T1-B1，

(14)

a=T2-B2，

(15)

若軸承要求的軸向游隙為Ga，則

Ga=c-b-(a+e)。

(16)

根據軸承裝配高及(16)式選配內、外隔圈的高度，組配后的軸承如圖9所示。

圖9 DB型軸承組配后結構示意圖Fig.9 Structure diagram of DB combined type bearings

3.2.2 內隔圈寬度法

通過外隔圈控制外圈裝配高，內隔圈調整軸承軸向游隙。分別測量軸承外圈寬度C1和C2，根據T1的寬度要求選配外隔圈寬度，然后將內組件、外隔圈、外圈分別按如圖10所示2種位置擺放，分別測出h1和h2，則2個內圈端面CC之間的距離c′為

圖10 DB型軸承內隔圈寬度法游隙調整示意圖Fig.10 Diagram of clearance adjustment of DB type bearing by inner spacer width method

c′=h1+h2-T1，

(17)

若軸承要求的軸向游隙為Ga，則內隔圈寬度c為

c=c′+Ga。

(18)

3.2.3 小結

內、外隔圈寬度差法根據軸向游隙確定2個隔圈的寬度差，在裝配高滿足的前提下，可根據該寬度差的范圍選擇內、外隔圈，適合大批量軸承游隙的選配。內隔圈寬度法是在保證外圈裝配高的情況下通過內隔圈調整軸向游隙，其調整原理與帶內隔圈35系列軸承游隙調整方法一致。

式中Ai=(A1i，A2i，…，Ami)T,Bi=(B1i,B2i,…,Bsi)T,υ=(υ1,υ2,…,υm)T,μ=(μ1,μ2,…,μs)T，Aiυ=υ1A1i+υ1A1i+…υmAmi,Biμ=μ1B1i+μ1B1i+…μsBsi,其中s=1，2； m=1，2；是 n 個地市的產出指標的加權之和以及投入指標的加權之和后的比值，所以它的取值范圍介于 0～1 之間。考慮到該模型是一個非線性模型，不容易計算，通過運用變換與對偶規劃理論，引入松馳變量s-、s+將上述模型變換成對偶規劃形式模型。