角接觸（推力）關(guān)節(jié)軸承裝配高度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)

摘要：由于角接觸（推力）關(guān)節(jié)軸承內(nèi)、外圈的工作滑動(dòng)表面均為少半球面，外圈與內(nèi)圈可以相互擺動(dòng)，如何克服內(nèi)、外圈擺動(dòng)對(duì)角接觸（推力）關(guān)節(jié)軸承裝配高度測(cè)量的影響，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高檢測(cè)效率及精度，成了企業(yè)急待解決的問題。文章設(shè)計(jì)了一種專用的測(cè)量?jī)x以解決以上問題。

關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)軸承；裝配高度；測(cè)量基準(zhǔn)；測(cè)量?jī)x

中圖分類號(hào)：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）14-0013-03

1 概述

角接觸（推力）關(guān)節(jié)軸承由于球形滑動(dòng)接觸面積大，傾斜角大，有較大的載荷能力和抗沖擊能力，并具有抗腐蝕、耐磨損、自動(dòng)調(diào)心、潤(rùn)滑好或自潤(rùn)滑型無(wú)潤(rùn)滑物污染的特點(diǎn)，因此廣泛用于速度較低的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、傾斜運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，如工程液壓油缸、鍛壓機(jī)床、工程機(jī)械、自動(dòng)化設(shè)備、汽車減震器、水利機(jī)械等。

角接觸關(guān)節(jié)軸承和推力關(guān)節(jié)軸承是我公司六大系列中的兩大系列的主導(dǎo)產(chǎn)品，產(chǎn)品型號(hào)繁多，每月都有大批量生產(chǎn)。該產(chǎn)品的裝配高度（如圖3的H值）是一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)，特別是自潤(rùn)滑型的，在成品終檢時(shí)屬于全數(shù)檢驗(yàn)項(xiàng)目。因此，如何提高測(cè)量精度及測(cè)量效率，降低檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，成為企業(yè)保證批量生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、滿足市場(chǎng)需求急待解決的問題。

2 原有測(cè)量方法及存在的問題

由于角接觸（推力）關(guān)節(jié)軸承內(nèi)、外圈的工作滑動(dòng)表面均為少半球面，外圈與內(nèi)圈可以相互擺動(dòng)，常用的高度測(cè)量?jī)x無(wú)法對(duì)該參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。原有的檢測(cè)手段主要有兩種：第一種是采用芯軸法測(cè)量，如圖1所示。該檢驗(yàn)方法有四個(gè)缺陷：（1）每種型號(hào)需配備一根與軸圈內(nèi)徑尺寸一致的芯軸；（2）芯軸與軸圈是間隙配合，間隙太大，測(cè)量值誤差大；間隙太小，不容易裝、卸出芯軸，測(cè)量困難；（3）檢測(cè)大型號(hào)且批量大的產(chǎn)品，在裝、卸出芯軸過程中對(duì)檢驗(yàn)人員的體力要求較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且稍有不慎可能壓傷手指；（4）每套次測(cè)量要重復(fù)裝、卸出芯軸，檢測(cè)效率低。第二種用千分尺測(cè)量法，如（圖2）所示。用兩把千分尺在產(chǎn)品的對(duì)稱位置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)需反復(fù)調(diào)整千分尺的測(cè)量值，直至兩把千分尺的測(cè)量值一致后，此時(shí)的測(cè)量值即為裝配高度。該種檢驗(yàn)方法缺陷是：（1）兩把千分尺得多次調(diào)整才能得到測(cè)量值，測(cè)量繁瑣，效率低，不適合批量測(cè)量；（2）需要一定的測(cè)量技能，才能得到準(zhǔn)確的測(cè)量值。以上兩種測(cè)量方法的缺陷主要是為了在測(cè)量中克服外圈與內(nèi)圈可以相互擺動(dòng)而造成的，所以如何在測(cè)量中快速保證兩測(cè)量基準(zhǔn)面相互平行這個(gè)測(cè)量難點(diǎn)成為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)及核心。為此，本人設(shè)計(jì)了這臺(tái)角接觸（推力）關(guān)節(jié)軸承裝配高度測(cè)量?jī)x，以解決這一難題。

3 測(cè)量?jī)x的測(cè)量原理

由于角接觸（推力）關(guān)節(jié)軸承具有內(nèi)外圈球徑同心且可自動(dòng)調(diào)心、球面的表面粗糙度小于Ra0.8等特點(diǎn)，所以對(duì)軸圈施加較小的壓力F后，如圖3所示，就可使軸圈的基準(zhǔn)面與座圈的基準(zhǔn)面平行，測(cè)量此時(shí)的H值即為該軸承的裝配高度。

4 測(cè)量?jī)x的主要結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)圖3所示的測(cè)量原理，可通過圖4的測(cè)量機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。儀器主要由以下幾個(gè)部分組成：基礎(chǔ)裝置（工作臺(tái)、立柱、懸臂、V型定位叉、防磨損墊片等）；升降傳動(dòng)系統(tǒng)（螺紋旋鈕、梯形螺紋軸、壓板）；測(cè)量系統(tǒng)（指示儀表架、精度0.01指示儀表）；防過載系統(tǒng)（防過載襯套、手柄等）；V形定位叉（位置可調(diào)節(jié)，定位被測(cè)軸承）。為了滿足生產(chǎn)過程中不同型號(hào)規(guī)格軸承的檢測(cè)，該測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)時(shí)還考慮盡可能覆蓋較多的型號(hào)，從GAC25～GAC150，GX10～GX120（軸承座圈公稱外徑Φ30～Φ230mm）均可測(cè)量。

5 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）本測(cè)量?jī)x是利用軸承內(nèi)、外圈可相互擺動(dòng)且球徑同心，可自動(dòng)調(diào)心的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，其中壓板與工作臺(tái)是否平行是影響測(cè)量精度的一個(gè)重要因素。為了保證測(cè)量精度，除基礎(chǔ)裝置各相關(guān)部件的剛性及形位公差保證外，梯形螺紋軸外徑與懸臂孔徑的配合間隙，在滿足梯形螺紋軸上下運(yùn)動(dòng)靈活的前提下，必須是精密的導(dǎo)向（間隙配合控制在0.02～0.04mm），以消除該間隙對(duì)測(cè)量精度的影響。

（2）在升降傳動(dòng)系統(tǒng)中，采用的是工藝性好、螺紋強(qiáng)度高、對(duì)中性好的梯形螺紋（導(dǎo)程20、螺距5）進(jìn)行負(fù)荷的傳遞及行程的傳動(dòng)。該升降機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)快速升降運(yùn)動(dòng)，提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；同時(shí)為防止對(duì)測(cè)量軸承施加的負(fù)載過大，造成測(cè)量?jī)x和產(chǎn)品變形，還特別設(shè)計(jì)了一套防過載系統(tǒng)進(jìn)行過載保護(hù)，如圖5所示。手柄帶動(dòng)防過載襯套及鋼球旋轉(zhuǎn)，同時(shí)螺紋旋鈕在壓力鋼球帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)負(fù)載過大時(shí)，鋼球被頂起，防過載襯套打滑旋轉(zhuǎn)，從而起到過載保護(hù)作用。

（3）由于角接觸軸承成品的軸圈非基準(zhǔn)面與座圈基準(zhǔn)面處于同一平面，如圖6所示，在軸圈壓平前，A點(diǎn)將低于基準(zhǔn)面，所以測(cè)量時(shí)必須用支承塊墊高軸承的座圈才能實(shí)現(xiàn)裝配高度的測(cè)量。為此，我們?cè)诠ぷ髋_(tái)上設(shè)計(jì)了兩個(gè)可移動(dòng)的支承塊支承被測(cè)軸承。對(duì)于推力關(guān)節(jié)軸承，由于軸圈小端面高于座圈基準(zhǔn)面，在軸圈壓平前，A點(diǎn)不會(huì)低于基準(zhǔn)面，所以可以拆除支承塊，將軸承直接置于工作臺(tái)測(cè)量。

以上是該儀器的一些創(chuàng)新點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路，該儀器設(shè)計(jì)的最大創(chuàng)新點(diǎn)在于把原有的兩種測(cè)量方法中需努力克服的測(cè)量難點(diǎn)（外圈與內(nèi)圈可以相互擺動(dòng)）轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)思路，并通過測(cè)量?jī)x來(lái)實(shí)現(xiàn)快速、精確的測(cè)量。

6 測(cè)量誤差分析

（1）從測(cè)量原理分析：在該儀器的剛性及制造精度保證（儀器的制造精度主要是指兩方面：梯形螺紋軸外徑與懸臂孔徑配合精度、壓板相對(duì)于工作臺(tái)的平行度）的前提下，加上防過載系統(tǒng)保護(hù)及被測(cè)軸承自動(dòng)調(diào)心的特點(diǎn)，該儀器的測(cè)量精度是可以保證的，并且測(cè)量定位快速。

（2）從實(shí)際使用進(jìn)行驗(yàn)證：儀器制造完成后，我們從以下兩個(gè)方面對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證：

第一，用不同的標(biāo)準(zhǔn)高度塊進(jìn)行重復(fù)測(cè)量驗(yàn)證，表1為驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

第二，用芯軸測(cè)量法和該測(cè)量?jī)x測(cè)量?jī)煞N方法分別對(duì)同一套的GAC110S/K軸承的裝配高度進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，驗(yàn)證其測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性，測(cè)量數(shù)據(jù)如表2。

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，測(cè)量結(jié)果的測(cè)量精度、重復(fù)精度均在0.01mm以內(nèi)；從表2的數(shù)據(jù)可以看出，芯軸法測(cè)量較本測(cè)量?jī)x測(cè)量的重復(fù)精度要差，這和芯軸法的測(cè)量缺陷是息息相關(guān)的。綜上，該裝置完全可以滿足產(chǎn)品測(cè)量要求（裝配高度公差值均在0.1mm以上）。

7 檢測(cè)效率比較

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用，本測(cè)量?jī)x可降低檢驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且較芯軸法提高檢測(cè)效率達(dá)近10倍（以GAC110S/K為例，芯軸法30～40秒/件，本測(cè)量?jī)x3～5秒/件）。

8 結(jié)語(yǔ)

該測(cè)量?jī)x解決了采用原有檢測(cè)方法時(shí)檢測(cè)精度差、檢驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。

該測(cè)量?jī)x檢測(cè)效率比原有檢測(cè)方法提高近10倍，并且可以對(duì)同系列不同規(guī)格的軸承進(jìn)行檢測(cè)，滿足批量生產(chǎn)的要求。

因此，該測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)是成功的。

作者簡(jiǎn)介：陳小春（1971—），男，福建漳州人，福建龍溪軸承（集團(tuán)）股份有限公司工程師，研究方向：關(guān)節(jié)軸承檢測(cè)技術(shù)及工藝設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）