寬內圈雙列角接觸球軸承軸向游隙測量方法

陳太平

（中山市盈科軸承制造有限公司，廣東中山 528437）

0 引言

雙列角接觸球軸承能承受較大的徑向負荷為主的徑向和軸向聯合負荷和力矩負荷［1］，限制軸的兩方面的軸向位移，廣泛應用于航天、航空和高鐵等領域。而寬內圈雙列角接觸球軸承不旦擁有上述特點，而且由于內圈凸出，在有些地方安裝更方便，所以近年來應用也越來越廣。雙列角接觸球軸承運轉時的軸向游隙大小對軸承的滾動疲勞壽命、溫升、噪聲、振動等性能有很大的影響，所以必須進行控制，即在軸承的生產過程中100%進行軸向游隙測量。一般普通的雙列角接觸球軸承的軸向游隙都可在測量儀X194 專用量儀上測量［2］，但該儀器對于寬內圈雙列角接觸球軸承來說卻無法測量，目前在各種文獻上也未見到有好的測量方法，本文通過對寬內圈雙列角接觸球軸承的外形尺寸和軸向游隙測量儀X194 的分析，提出了一套寬內圈雙列角接觸球軸承軸向游隙測量的解決方案，可實現在線100%檢測寬內圈雙列角接觸球軸承的軸向游隙，從而使該類軸承的軸向游隙的合格率得到保證。

1 現狀

在軸承的生產過程中，一般雙列角接觸球軸承由于內圈與外圈寬度基本一致，可在軸向游隙測量儀X194 上測量，如圖1所示。該儀器測量原理如圖2 所示，4 為被測軸承，在上外墊塊3 和下外墊塊8 共同作用下可使軸承外圈固定不動，上內墊塊9 和下內墊塊5 夾住軸承內圈并在負荷塊1 和負荷塊7 作用下可作上下移動，首先轉動凸輪2 使負荷塊1 松開，在負荷塊7作用下整體向上移動，然后轉動凸輪2 使負荷塊1 通過頂桿10向下加上負荷，此時在負荷塊1 作用下整體向下移動，上下移動量就是軸承軸向游隙，通過千分表6 可讀出游隙值。

圖1 軸向游隙測量儀

圖2 測量原理

但對于寬內圈雙列角接觸球軸承例如KR5202A－2RS／ ZH，如圖3 所示，由于內圈比外圈寬度寬40 mm，無法在該儀器上測量，原因有兩點：（1）儀器上外墊塊3 無法固定外圈，因為內圈和外圈不等寬，儀器先壓住內圈，但上外墊塊3 是懸空的，無法接觸到外圈；（2）由于軸承內圈超長，使軸承超出了儀器能放入產品的高度，因而軸承根本放不進去。

圖3 KR5202A－2RS／ ZH軸承

碰到寬內圈雙列角接觸球軸承軸向游隙測量時，一般工廠都采用手推法，如圖4 所示，先固定外圈，用手上下推動內圈，內圈的移動量就是軸向游隙，用千分表可進行讀數。該方法測量準確度低，同時測量效率也很低。

圖4 手推法測量

2 測量方法

2.1 改進儀器X194

由于該類寬內圈雙列角接觸軸承比較高，超出了儀器X194能放入產品的高度，于是對儀器進行改進。具體為：對圖5 所示的凸輪進行改進，使凸輪總體加長，如圖6 所示，這樣可使儀器上下移動的距離加大，從而增加放入產品的高度。如圖所示，把凸輪L由35 mm增加到65 mm，這樣能使測量工件的高度可增加30 mm左右。

圖5 原儀器

圖6 改進后儀器

圖7 凸輪件

2.2 設計制造附件

（1）設計附件

找到需要測量的軸承的參數：軸承外圈高度為H1，外圈外徑為D1，外圈內徑為d1，內圈高度為H2。經計算可得：附件的高度H＝H2－H1；附件的外徑D＝D1；附件的內徑d＝d1。

設計的附件如圖8 所示。

圖8 附件

（2）制造附件

按圖8 所示加工附件，該附件的平行差是關鍵參數，不能超過0.002 mm。

2.3 測量

把加工好的附件套入軸承中，如圖9 所示，這樣加入附件后的軸承內圈和外圈就等高，可以同正常軸承一樣放入X194儀器上測量。

圖9 附件套入軸承

3 測量方法驗證

對于雙列角接觸球軸承的軸向游隙，計算公式為［3－4］：

式中：Ga為軸向游隙；Ae為外圈溝心距；Ai為內圈溝心距；Re為外溝曲率半徑；Ri為內溝曲率半徑；Dw為鋼球直徑；α為接觸角。

驗證的方法：抽取軸承的內、外圈在專用儀器上對Ae、Ai、Re、Ri進行測量，測量后用合適規值的鋼球進行合套［5－6］，合套后在軸承接觸角測量儀上測量接觸角α，然后用公式計算出理論軸向游隙Ga（理論游隙），將合套好的軸承在改進的X194上測量實際的軸向游隙Ga（實測游隙），進行比較，可知測量方法正確與否。今在生產現場抽取KR5202A－2RS／ ZH（軸承外形如圖3）內圈和外圈各10 件，在專用儀器上檢測各個套圈的Ae、Ai、Re、Ri并作好記錄，同時該10 套軸承全部用規值為0的鋼球（球直徑為5.556 mm）進行合套，合套后測量軸承接觸角α，最后在改進后的X194 測量儀上測量軸向游隙Ga［7－8］，具體數據如表1 所示。由表可知，理論游隙與實測游隙的誤差全部在0.002 mm以內，滿足圖紙技術要求，說明此測量方法可靠，可用于批量生產。

表1 理論游隙和實測游隙對照表

4 結束語

寬內圈雙列角接觸軸承的軸向游隙的測量在行業內沒有好的測量方法，甚至有些單位還在用原始的手推法測量，精度低。針對此問題，本文基于對寬內圈雙列角接觸軸承和軸向游隙測量儀X194 的分析，提出了一套新的測量方法，該測量方法原理清晰，測量結果準確，并且測量精度高，示值誤差可以精準到± 0.002 mm，同時測量效率也比原始的手推法高，說明該測量方法對寬內圈雙列角接觸軸承的軸向游隙的測量是一套很好的解決方案。通過生產現場3年多的驗證，生產出來的產品質量穩定，得到了客戶認可，所以該測量方法可滿足批量生產時測量的需求，并且在軸承行業中具有極大的推廣價值。