雙列圓錐滾子軸承的軸向游隙測試試驗(yàn)

摘要：采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“分體法”、用戶經(jīng)常使用的“整體法”以及一些國外公司采用的“凸出量法”測量并計算雙列圓錐滾子軸承的軸向游隙，以比較不同測量方法的數(shù)據(jù)差異，結(jié)果表明“凸出量法”是效率較高的準(zhǔn)確測量方法，且可推廣至四列圓錐滾子軸承軸向游隙的測量中。

一、概述

 軸向游隙是雙、四列圓錐滾子軸承應(yīng)用中的重要技術(shù)指標(biāo)，對軸承的使用壽命有直接影響，JB/T 8236—2010《滾動軸承  雙列和四列圓錐滾子軸承游隙及調(diào)整方法》中規(guī)定了雙、四列圓錐滾子軸承的徑向游隙及軸向游隙的換算和調(diào)整方法，即分體測量方法[1]。雙、四列圓錐滾子軸承游隙過小，容易造成嚴(yán)重的軸承失效事故，主機(jī)用戶往往都需復(fù)檢軸向游隙，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“分體法”測量雙、四列圓錐滾子軸承軸向游隙時，采用高度尺確定套圈端面到測量平臺之間的距離，對于軸承測試平臺要求高，用戶現(xiàn)場難以實(shí)現(xiàn)。各生產(chǎn)企業(yè)以及主機(jī)用戶在實(shí)際應(yīng)用中摸索各種替代測量方法[2-5]，“整體法”是目前主機(jī)用戶大量使用的替代測量方法[6]，測量實(shí)踐表明：測量雙、四列圓錐滾子軸承軸向游隙時，“整體法”與“分體法”的測量誤差約0.01~0.10 mm[5]1。不同測量方法所得測量值的不同迫使軸承制造企業(yè)在游隙配置時加大軸向游隙值以“匹配”用戶測量方法，造成軸承實(shí)際游隙大于測量值，從而降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，增加軸承運(yùn)行時的振動與噪聲，最終降低軸承壽命。

國外一些公司在無隔圈雙、四列圓錐滾子軸承游隙測量時采用了“凸出量法”[7-8]，并開發(fā)了專用測量儀器，如圖1所示。該測量方法的計算原理與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“分體法”相同[1-8]，測量中采用套圈端面定位，無需往復(fù)找平；3個表架同時讀數(shù)，測量3次即可獲得3組共9個數(shù)據(jù)；測量效率大幅提升，且對測量平臺精度要求相對較低，便于在軸承應(yīng)用現(xiàn)場開展測量。目前，該測量方法已推廣到各種結(jié)構(gòu)類型雙、四列圓錐滾子軸承的游隙測量[9]。

綜上，借鑒國外公司“凸出量法”測量儀器的原理，制作簡易工裝開展雙、四列圓錐滾子軸承軸向游隙測試試驗(yàn)，并進(jìn)行不同測量方法所得結(jié)果的對比分析。

二、測量方法

為驗(yàn)證“凸出量法”與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“分體法”以及“整體法”的數(shù)據(jù)差異，選取32930單列圓錐滾子軸承（面對面配對）以及再制造[10]后待配游隙的SKF BT2-8131雙列圓錐滾子軸承，分別測量2種軸承外圈之間的縫隙值并計算其軸向游隙[7]12。試驗(yàn)樣本數(shù)量分別為：隨機(jī)選取100套32930配對為50套32930DF，20套SKFBT2-8131，被測軸承結(jié)構(gòu)如圖2所示。32930DF的外形尺寸為Φ150 mm×Φ210 mm×76 mm，質(zhì)量為7.6 kg；SKF BT2-8131的外形尺寸為Φ460 mm×Φ860 mm×380 mm，質(zhì)量為975 kg。選取這2種軸承作為試驗(yàn)對象的主要原因?yàn)檩S承縫隙在外圈，便于整體法測量，而且軸承的重量和錐角差別也較大，便于對比數(shù)據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于工序間合套配游隙時的測量值。

三、 數(shù)據(jù)分析

3種測量方法所測數(shù)據(jù)如圖3所示，50套32930DF和20套SKF BT2-8131在不同測量方法下的軸向游隙均值見表1。由圖、表可知：

（1）與以往的研究結(jié)論相同，“整體法”的測量值顯著大于“分體法”的測量值。這是由于“整體法”測量時，由于靠下一列滾動體的自鎖問題，造成縫隙測量值大于其實(shí)際值，導(dǎo)致游隙配置時軸承的實(shí)際游隙大于真實(shí)值。

（2）對于32930DF，“整體法”的測量均值比“分體法”大0.126 mm；對于SKF BT2-8131，“整體法”的測量均值比“分體法”大0.201 mm，兩者之間的測量誤差超過0.10 mm，并且軸承尺寸越大、錐角越大，測量誤差越大。

（3）對于32930DF和SKF BT2-8131這2種型號的軸承，“凸出量法”與“分體法”測量均值的差值的絕對值分別為0.010，0.009 mm，測量結(jié)果非常接近，說明“凸出量法”可作為“分體法”的代用方法。

（4）對于32930DF，“分體法”測量工時為“整體法”的1.75倍，“凸出量法”的1.4倍，“凸出量法”的效率優(yōu)勢并不顯著，原因在于軸承重量較輕，無論是“分體法”還是“凸出量法”，軸承測量過程中的翻轉(zhuǎn)時間所占比列較??；對于SKF BT2-8131，“分體法”測量工時耗費(fèi)為“整體法”的4倍，“凸出量法”的2.18倍，相較于“分體法”，“凸出量法”的效率優(yōu)勢較為顯著，且耗費(fèi)的主要工時為軸承翻轉(zhuǎn)時間，實(shí)際測量和讀數(shù)時間較短?！巴钩隽糠ā痹跍y量重大型雙列圓錐滾子軸承的軸向游隙時，在保證測量精度的前提下具備非常突出的優(yōu)勢，可以作為用戶現(xiàn)場復(fù)檢雙列圓錐滾子軸承軸向游隙的重要手段。

四、結(jié)束語

JB/T 8236—2010規(guī)定“測量時在外圈上加載荷塊，其載荷值應(yīng)保證滾動體與滾道均勻接觸”，國外公司的“凸出量法”測量儀器附帶有配重裝置，測量不同尺寸雙、四列圓錐滾子軸承軸向游隙時可通過調(diào)節(jié)配重滿足測量需求。配重裝置的制作原理也很簡單，一般軸承制造企業(yè)均可制作。

很多四列圓錐滾子軸承的尺寸較大，采用“分體法”測量軸向游隙時更加繁瑣耗時，而四列圓錐滾子軸承軸向游隙的“分體法”測量原理與雙列圓錐滾子軸承的“分體法”測量原理相同，也可推廣采用“凸出量法”，從而更大幅度地提升測量效率。

“凸出量法”是一種測量準(zhǔn)確且測量效率較高的測量方法，本文制作的簡易測量工裝制作也較為簡便、經(jīng)濟(jì)，易于在軸承制造企業(yè)推廣。由于測量標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定和推介該測量方法，因而還難以獲取主機(jī)用戶的認(rèn)可，若相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定這種測量方法的可行性，則可大大提升雙、四列圓錐滾子軸承軸向游隙測量效率、提高測量精度，進(jìn)而為軸承回轉(zhuǎn)精度上升、振動降低、壽命延長做出有益改進(jìn)。

（來源：軸承雜志社2020年10期）

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