双内圈型双列角接触球轴承的组配测量方法

李文超，李红涛，尹延经，张振强，姜韶峰

(1.西安交通大学，西安 710049；2.洛阳轴承研究所有限公司，河南 洛阳 471039；3.河南省高性能轴承技术重点实验室，河南 洛阳 471039；4.高性能轴承数字化设计国家国际科技合作基地，河南 洛阳 471039；5.空军装备部驻洛阳地区第二军事代表室，河南 洛阳 471009)

1 概述

双内圈型双列角接触球轴承具有1个轴承外圈和2个轴承内圈(图1)，在结构形式上相当于一组背对背组配轴承，并且在出厂时就已根据客户需求调整好轴向游隙或预紧力，具有结构紧凑，使用方便等优点[1-3]。使此类轴承初始状态下具有轴向游隙或预紧力的方法在于调整两内圈沟道之间的距离，与常规两联单列角接触球轴承的组配过程相比，双内圈型双列角接触球轴承的内、外圈高度不一样，其组配测量过程更加复杂，根据生产实际及相关参考文献[4-6]，目前此类轴承的组配测量均基于单套角接触球轴承的凸出量测量方法。本文在传统测量方法的基础上进行了改进，提出了2种新的组配测量方法，为此类轴承的组配测量提供了更多参考，方便在实际生产中按需选用。

2 传统组配测量方法

传统组配测量方法完全基于单列角接触球轴承的凸出量测量原理，测量方法如图2所示，在预紧力F作用下，测量内圈非受力端面相对于外圈受力端面的凸出量。由于双内圈型双列角接触球轴承的外圈高度基本上等于内圈高度的2倍，内圈非受力端面与外圈受力端面之间的高度差过大，超出高精度测量仪表的量程范围，这使得在采用传统方法时考虑的是如何解决外圈太高所导致的凸出量测量问题。

为解决上述问题，传统方法在测量过程中增加了一个与内圈外形尺寸基本相同的高度块，具体测量方法如图3所示。通过上述高度块，可以缩小被测端面的高度差及测量数值的范围，保证其数值在测量仪表的量程范围内。

通过上述测量方法，得到该双半内圈型双列角接触球轴承的内部轴向游隙为

(1)

式中：C为外圈高度；H为高度块高度。

据此，可以通过修磨内圈贴合面中的任意一端面将Ga1调整至0或需要的某个数值，达到对轴承施加预游隙或预紧的目的，其中0表示其预紧力刚好为F。

在该方法中，高度块的加工水平对测量结果影响较大，虽然参与计算的参数只有4个，但每个参数都存在测量误差，并且H的测量误差被计算了2次，相当于存在5个测量累计误差。

3 改进的测量方法

3.1 免高度块法

为消除传统测量方法中高度块精度对测量结果的影响，改进测量方法如图4所示，其与传统测量方法的区别在于：下端支承轴承外圈，上端压轴承内圈。

先将其中一个内圈a、球及外圈等按图4所示的方式置于凸出量测量仪中，然后通过外圈支座向外圈施加轴向力F，测量内圈a受力面相对外圈非受力端面A的凸出量δa；同理，将外圈上下端面进行翻转，并与内圈b及球等按同样方式置于凸出量测量仪中，测得内圈b受力面相对外圈非受力端面B的凸出量δb；此外，还需测量外圈高度C以及两内圈高度Ba和Bb，从而确定该轴承的内部轴向游隙为

Ga2=Ba+Bb-δa-δb-C。

(2)

与传统组配测量方法一样，可以通过修磨内圈贴合面中的任意一端面将Ga2调整至0或需要的某个数值，达到对轴承施加预游隙或预紧的目的。

与传统组配测量方法相比，该方法可以省去加工高度块的环节，避免高度块精度所导致的测量问题，提高了测量准确性。

3.2 游隙测量法

前文2种测量方法中测量参数多，导致测量误差也较多，如何减少误差累计是一个持续改进的方向。事实上，此类轴承之所以需要修磨，是因为其内部存在一定的轴向游隙，因此只需确定该轴承在预紧力作用下的轴向游隙并将其修磨至需要的数值，即可达到轴承组配的目的。

为达到在现有仪器的基础上实现测量上述参数的目的，改进测量方法如图5所示。

首先，将装配完成的轴承按图5a所示的方式置于轴承凸出量测量仪中，下端支承外圈并使内圈悬空，上端用压盖限制内圈的向上位移。此时，通过外圈支座对外圈施加指定的预紧力F，测量图5a所示的内圈受力端面相对外圈非受力端面的凸出量值δ1。

然后，将上述轴承平移到图5b所示的仪器设备上(或在原仪器设备上更换测量附件)，与图5a所示测量方法的区别在于：下端支承内圈，上端压住外圈。需要注意的是，在上述轴承平移过程中，轴承的上下方向不能颠倒。

最后，通过内圈支座向内圈施加向上的轴向力F，测量此时图5b所示的内圈非受力端面相对于外圈受力端面的凸出量值δ2。

通过上述仪器或测量附件的更换，可以达到在不改变力F方向的情况下，实现轴承轴向游隙的测量，其轴向游隙Ga3见(3)式，之后的游隙调整方法与之前2种方法相同。

Ga3=δ2-δ1。

(3)

通过上述说明可以看到，该方法在测量时仅需测量δ1和δ2，测量过程简单方便，并且误差累计小，可以提供更准确的测量及组配结果。

需要注意的是，游隙测量法的原理在于测量并调整轴承内部的轴向游隙，故仅适用于两内圈贴紧后仍有轴向游隙的轴承(组)的测量。对于无法准确测量内部轴向游隙的轴承(组)，该方法并不适用。

4 结束语

双内圈型双列角接触球轴承的组配测量较为复杂，传统方法对高度块的加工精度要求较高，测量结果容易受到高度块精度的影响。在传统组配测量方法的基础上提出的2种改进方法，为该类轴承的组配测量提供了更多的参考，其中免高度块法省去了高度块的加工制造，同时也避免了因为高度块的精度所导致的测量不准问题；游隙测量法测量参数少，结果相对更加准确，工程技术人员可以在实际工作中按需选用。