調(diào)心滾子軸承內(nèi)滾道曲率和位置的精確測量

孟凡志，楊君，邵明，胡玉峰

( 瓦房店軸承集團有限責任公司 特大型精密軸承制造分公司，遼寧 瓦房店 116300)

傳統(tǒng)采用樣板測量調(diào)心滾子軸承內(nèi)滾道曲率和位置的方法較落后，故探索先進測量方法進行替代，以提高測量精度。

1 樣板測量方法的弊端

目前在加工和測量調(diào)心滾子軸承內(nèi)滾道時，大多采用樣板測量方法，通過觀察經(jīng)由三坐標檢定合格的曲率樣板和位置樣板與內(nèi)滾道的吻合程度即光隙來判斷內(nèi)滾道曲率和位置是否合格。光隙法雖然直觀，但無法量化測量結果。當內(nèi)滾道未能通過樣板測量時，內(nèi)滾道的修正量僅能憑借操作者或檢查員的個人經(jīng)驗判斷加工。這一過程產(chǎn)生的人為誤差可能導致內(nèi)滾道實際曲率和位置與理論設計值相差極大。樣板測量示意圖如圖1所示。采用樣板測量內(nèi)滾道位置時還有一個嚴重缺陷，當軸承端面實際尺寸小于設計尺寸時，由于樣板測量以端面A為基準面，導致內(nèi)滾道z軸位置隨端面尺寸減小而偏移，靠近滾道中心對稱線。這一變化致使雙內(nèi)滾道與滾子本應形成的理論球體的中心發(fā)生位移，形成2個獨立的偏心半球，導致滾子組件的外徑與外滾道偏離理論接觸點。

圖1 樣板測量示意圖

調(diào)心滾子軸承示意圖如圖2所示，Ⅰ處為因端面尺寸減小而導致滾道z軸位置靠近中心線，此時滾子因滾道位置改變而導致接觸點改變，致使?jié)L子與外滾道的理論游隙值發(fā)生改變，是滾子與滾道的實際狀態(tài)，而Ⅱ為理論狀態(tài)，Ⅲ為對角線交點位置。改變的滾子與內(nèi)滾道接觸點導致滾道對角線不再相交于內(nèi)圈的中心點，大大影響軸承的調(diào)心性能。

圖2 調(diào)心滾子軸承示意圖

由于內(nèi)滾道位置與理論設計值發(fā)生偏差，極大影響軸承的回轉性能，導致軸承在運轉過程中滾道局部產(chǎn)生早期疲勞的可能性大大增加，最終直接影響軸承的使用壽命，對主機運行造成潛在威脅。

2 精確測量方法

基于不在同一直線上的3點確定一個圓的原理，可通過確定圓弧內(nèi)滾道上3點的位置尺寸計算得到內(nèi)滾道曲率半徑和圓心位置。

測量原理如圖3所示。圖中，O為內(nèi)滾道圓心，坐標為(xi，zi)；xi為內(nèi)滾道徑向位置；zi為內(nèi)滾道軸向位置；Ri為內(nèi)滾道曲率半徑；B為內(nèi)圈寬度；H1，H2和H3分別為A1，A2和A3點到內(nèi)圈端面的距離；D1，D2和D3分別為A1，A2和A3處的滾道直徑。

圖3 測量原理

根據(jù)幾何關系可列出

(1)

(2)

(3)

通過平臺和高度卡規(guī)確定H1，H2和H3后，用現(xiàn)行的調(diào)心滾子軸承內(nèi)滾道尺寸的測量方法，借助管尺和標準量塊測量D1，D2和D3。將H1，H2，H3，D1，D2，D3代入(1)～(3)式，可計算出Ri，xi和zi，從而完成調(diào)心滾子軸承內(nèi)滾道曲率和位置的測量計算。雖然采用手動計算較繁瑣，但可通過計算機輔助計算方法得到簡化。

3 應用

內(nèi)滾道測量完畢后，通過對比檢測值與理論值即可精確確定內(nèi)滾道曲率和位置的加工誤差。依據(jù)磨削方式，以檢測數(shù)據(jù)為基礎，校正砂輪修整器參數(shù)，直至產(chǎn)品合格后固定修整器參數(shù)。當內(nèi)滾道曲率和位置的加工參數(shù)確定后可直接回歸到原有管尺測量內(nèi)滾道尺寸的檢測方法上，從而實現(xiàn)加工測量。

上述方法避免了采用樣板測量調(diào)心滾子軸承內(nèi)滾道曲率和位置的諸多弊端，并可量化測量結果，但檢測過程較繁瑣，需要采集大量數(shù)據(jù)。針對目前企業(yè)的生產(chǎn)狀況，可主要用于首件產(chǎn)品的檢測，待設備調(diào)整穩(wěn)定后回歸到原有管尺測量內(nèi)滾道尺寸的檢測方法上。該方法為一種全新的檢測思路，有待在生產(chǎn)實踐中不斷完善。