CN108151691B - 一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量方法及测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轴承轴向游隙测量技术领域，涉及一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量方法及测量装置。本发明的装置主要由调整装置、内圈夹紧装置、外圈加载装置和游隙测量装置组成。本发明通过调整螺纹导向杆相对于导向套筒的位置，实现对不同内圈的夹紧，通过加载装置实现对不同列滚子的加载，将原四列圆锥滚子轴承的轴向游隙测量巧妙等效转化为三组双列圆锥滚子轴承的轴向游隙测量，测量方法简单、易操作、避免了滚子自锁、测量时无需翻转，可通过自动化设备实现，大大提高测量效率及测量精度。
Description
技术领域
本发明属于轴承轴向游隙测量技术领域，涉及一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量方法及测量装置，用于四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量。
背景技术
四列圆锥滚子轴承结构复杂，组成零件较多，长期以来，对其轴向游隙的测量常常采用传统的整体测量法或分体测量法，通过人工手动借助塞尺等工具进行测量。
但是整体测量法和分体测量法存在较大局限性，整体测量法，测量中，由于重力的作用，存在滚子大端与内圈大挡边不接触现象，由此导致测量结果偏大，分体测量法，在测量过程中需要多次翻转轴承，极易对被测轴承造成损伤，这两种传统的测量方法均存在劳动强度大、测量结果精度低、测量效率低下等缺点。
本发明在综合分析传统的两种测量方法基础上，提出一种新型、便捷的测量方法及测量装置，不需对轴承进行翻转，通过简单的工装，借助传感器，实现对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的高效测量，简化了测量过程，降低了劳动强度，提高了测量的自动化程度，大大提高了测量效率及测量精度。本发明用于四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量，同时可用于双列圆锥滚子轴承等其他轴承的轴向游隙测量。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量方法及测量装置，主要解决四列圆锥滚子轴承轴向游隙测量过程复杂，劳动强度大，测量效率低，测量精度差等问题。本发明通过调整部件将四列圆锥滚子轴承等效为三组双列圆锥滚子轴承，通过测量并控制着三组双列圆锥滚子轴承的轴向游隙，实现对原四列圆锥滚子轴承的轴向游隙的测量及控制，而对这三组等效的双列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量，采用测量外圈相对内圈在轴向的最大位移来实现。
本发明采用的技术方案是：
一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量装置，所述的测量装置包括调整装置、内圈夹紧装置、外圈加载装置和游隙测量装置。
所述的调整装置以内隔圈6为中心，上下对称结构，包括上端内圈5、下端内圈7、上端外隔圈9、下端外隔圈11、内隔圈6、双滚道外圈10、上端单滚道外圈8、下端单滚道外圈12、调整螺纹杆15和导向套筒16。所述的内隔圈6位于上端内圈5和下端内圈7之间，内隔圈6的中心部位开有圆孔，内隔圈6的圆孔直径小于上端内圈5和下端内圈7的内直径。所述的第一列滚子1和第二列滚子2安装在上端内圈5的外侧，第一列滚子1和第二列滚子2相接处设置上端外隔圈9；所述的第三列滚子3、第四列滚子4安装在下端内圈7的外侧，第三列滚子3、第四列滚子4相接处设置下端外隔圈11；上端外隔圈9和下端外隔圈11之间套接双滚道外圈10，上端外隔圈9上方套接上端单滚道外圈8，下端外隔圈11下方套接下端单滚道外圈12。所述的上端外隔圈9、下端外隔圈11的厚度根据被测轴承的尺寸选取，上端外隔圈9和下端外隔圈11的厚度相同，上端内圈5和下端内圈7的厚度大于上端外隔圈9和下端外隔圈11的厚度。所述的导向套筒16设置在内隔圈6中心圆孔处，内壁设有螺纹；所述的调整螺纹杆15通过螺纹固定安装在导向套筒16内，通过轴向相对移动实现位置调节作用；所述的调整螺纹杆15包括圆盘和螺纹杆，上端面圆盘端面15-1，下端面为螺纹端面15-2。
所述的内圈夹紧装置包括下压块14和上压块17，上压块17通过外圆周面对轴承内圈定位；所述的上压块17安装在机架上，下压块14与机架的气缸连接，气缸杆伸缩推动下压块14的轴向升降实现对轴承内圈的端面夹紧，同时联合调节装置，实现对不同位置(内圈)的夹紧。
所述的外圈加载装置包括下加载环13和上加载环18；上端外接加载气缸的下加载环13与下压块14同轴，可实现轴向相对运动，且各自运动独立互不干扰，同样，下端外接加载气缸的上加载环18与上压块17同轴，可实现轴向相对运动，各自运动独立互不干扰。
所述的游隙测量装置包括位移传感器a19和位移传感器b20；两个位移传感器左右对称安装在机架上，此时机架为测量基准，由于内圈压紧在机架上，故间接实现以内圈为基准，同时，两个位移传感器接触轴承外圈实现同时测量一条直径上的两端位置处的游隙情况。
一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量方法，该测量方法基于测量装置实现，测量装置包括调整装置、内圈夹紧装置、外圈加载装置、游隙测量装置，实现在轴承不同位置夹紧内圈并旋转后，通过加载装置使得外圈整体沿着轴向移动，在接触式位移传感器作用下测得外圈的轴向最大位移，进而得到三组两列圆锥滚子间的游隙，该三组两列圆锥滚子间的游隙即为四列圆锥滚子轴承的轴向游隙，测量三组两列圆锥滚子间的游隙方法具体包括以下步骤：
(1)测量第一列滚子1和第二列滚子2之间的游隙
第一步，调节过程：调节调整螺纹杆15向下移动至相对于导向套筒16的最下端位置，此时调整螺纹杆圆盘端面15-1低于上端内圈5的上端面，调整螺纹杆螺纹端面15-2与下压块14接触，并通过内隔圈6抬起上端内圈5。
第二步，夹紧：上压块17在加载气缸带动下下降，接触并压紧上端内圈5的上端面，通过调整内隔圈6使调整螺纹杆15压紧在下压块14上，此时上端内圈5被夹紧，下端内圈7轴向自由。夹紧内圈后，调节位移传感器a19和位移传感器b20的触点接触到上端单滚道外圈8的上端面。
第三步，加载：夹紧上端内圈5后，上加载环18在加载气缸的带动下轴向下降至接触上端单滚道外圈8的上端面，并对其向下加载压力，用于上端单滚道外圈8压紧第一列滚子1，第一列滚子1大端贴紧在上端内圈5的上侧大挡边处；卸载上端加载气缸，上加载环18退回，下加载环13在下端加载气缸的作用下轴向上移至接触下端单滚道外圈12的下端面，并对其向上加载压力，用于下端单滚道外圈12通过下端外隔圈11将双滚道外圈10压紧第二列滚子2的大端贴紧在上端内圈5的下侧大挡边处。其中，加载力的大小根据轴承自重决定，取轴承自重的30％～50％；测量后，卸载下端加载气缸，下加载环13退回。
(2)测量第二列滚子2和第三列滚子3之间的游隙
第一步、调节过程：调节调整螺纹杆15从相对于导向套筒16的最下端位置上移，上移距离根据被测轴承尺寸决定，此时调整螺纹杆圆盘端面15-1低于上端内圈5的上端面，同时调整螺纹杆螺纹端面15-2与下压块14脱离接触。
第二步、夹紧：上压块17在加载气缸带动下下降，接触并压紧上端内圈5的上端面，通过调整内隔圈6使下端内圈7压紧在下压块14上，此时上端内圈5、内隔圈6与下端内圈7同时被夹紧；夹紧内圈后，调节位移传感器a19和位移传感器b20的触点接触到上端单滚道外圈8的上端面。
第三步、加载：夹紧上端内圈5和下端内圈7后，上端加载环18在加载气缸的带动下轴向下降至接触上端单滚道外圈8的上端面，并对其向下加载压力，用于上端单滚道外圈8通过带动上端外隔圈9和双滚道外圈10压紧第三列滚子3的大端贴紧在下端内圈7的上侧面大挡边处；卸载上端加载气缸，上加载环18退回，下加载环13在下端加载气缸的作用下轴向上移至接触下端单滚道外圈12的下端面，并对其向上加载压力，用于下端单滚道外圈12通过带动下端外隔圈11、双滚道外圈10压紧第二列滚子2的大端贴紧在上端内圈5的下侧大挡边处。其中，加载力的大小根据轴承自重决定，取轴承自重的30％～50％。
(3)测量第三列滚子3和第四列滚子4之间的游隙
第一步、调节过程：继续调节调整螺纹杆15相对于导向套筒16的位置上移，上移距离大小根据被测轴承尺寸及上压块17的凸台厚度决定，此时调整螺纹杆圆盘端面15-1稍低于上端内圈5的上端面，同时调整螺纹杆螺纹端面15-2与下压块14脱离接触。
第二步、夹紧：上压块17在加载气缸带动下下降，接触并压紧调整螺纹杆15的圆盘端面15-1，通过导向套筒16、内隔圈6，将下端内圈7压紧在下压块14上，此时上端内圈5轴向自由；夹紧下端内圈7后，调节位移传感器a19和位移传感器b20的触点接触到上端单滚道外圈8的上端面。
第三步、加载作用：夹紧下端内圈7后，上加载环18在加载气缸的带动下轴向下降至接触上端单滚道外圈8的上端面，并对其向下加载压力，用于上端单滚道外圈8通过带动上端外隔圈9和双滚道外圈10下降，压紧第三列滚子3的大端贴紧在下端内圈7的上侧大挡边处；卸载上端加载气缸，上加载环18退回，下加载环13在下端加载气缸的作用下轴向向上移动至接触下端单滚道外圈12的下端面，并对其向上加载压力，用于下端单滚道外圈12压紧第四列滚子4的大端贴紧在下端内圈7的下侧大挡边处。其中，加载力的大小根据轴承自重决定，取轴承自重的30％～50％；测量后，卸载下端加载力，下加载环13退回。
本发明有益效果是：通过调整螺纹导向杆相对于导向套筒的位置，实现对不同内圈的夹紧，通过加载装置实现对不同列滚子的加载，将原四列圆锥滚子轴承的轴向游隙测量巧妙等效转化为三组双列圆锥滚子轴承的轴向游隙测量，测量方法简单、易操作、避免了滚子自锁、测量时无需翻转，可通过自动化设备实现，大大提高测量效率及测量精度。
附图说明
图1是本发明的装有测试用内、外隔圈后的四列圆锥滚子轴承示意图。
图2是四列圆锥滚子轴承轴向游隙测量装置整体示意图。
图3是本发明测量第二列滚子2与第三列滚子3之间游隙的原理图示意图。(a)为施加向下加载力时第三列滚子受载示意图；(b)为施加向上加载力时第二列滚子受载示意图；
图中：1第一列滚子；2第二列滚子；3第三列滚子；4第四列滚子；5上端内圈；6内隔圈；7下端内圈；8上端单滚道外圈；9上端外隔圈；10双滚道外圈；11下端外隔圈；12下端单滚道外圈；13下加载环；14下压块；15调整螺纹杆；15-1圆盘端面；15-2螺纹端面；16导向套筒；17上压块；18上加载环；19位移传感器a；20位移传感器b。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量装置，所述的测量装置包括调整装置、内圈夹紧装置、外圈加载装置和游隙测量装置。
所述的调整装置以内隔圈6为中心，上下对称结构。上端内圈5与下端内圈7形成中空结构，内隔圈6位于上端内圈5和下端内圈7之间，内隔圈6的中心部位开有圆孔，内隔圈6的圆孔直径小于上端内圈5和下端内圈7的内直径。所述的第一列滚子1和第二列滚子2安装在上端内圈5的外侧，第一列滚子1和第二列滚子2相接处设置上端外隔圈9；所述的第三列滚子3、第四列滚子4安装在下端内圈7的外侧，第三列滚子3、第四列滚子4相接处设置下端外隔圈11；上端外隔圈9和下端外隔圈11之间套接双滚道外圈，上端外隔圈9上方套接上端单滚道外圈，下端外隔圈11下方套接下端单滚道外圈12。所述的上端外隔圈9、下端外隔圈11的厚度根据被测轴承的尺寸选取，上端外隔圈9和下端外隔圈11的厚度相同，上端内圈5和下端内圈7的厚度大于上端外隔圈9和下端外隔圈11的厚度。所述的导向套筒16设置在内隔圈6中心圆孔处，内壁设有螺纹；所述的调整螺纹杆15通过螺纹固定安装在导向套筒16内，通过轴向相对移动实现位置调节作用；所述的调整螺纹杆15包括圆盘和螺纹杆，上端面圆盘端面15-1，下端面为螺纹端面15-2。所述的内圈夹紧装置包括下压块14和上压块17，上压块17通过外圆周面对轴承内圈定位；所述的上压块17安装在机架上，下压块14与机架的气缸连接。所述的外圈加载装置包括下加载环13和上加载环18；上端外接加载气缸的下加载环13与下压块14同轴，可实现轴向相对运动，且各自运动独立互不干扰，同样，下端外接加载气缸的上加载环18与上压块17同轴。所述的游隙测量装置包括位移传感器a19和位移传感器b20；两个位移传感器左右对安装在机架上。
一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量方法，本发明的测量装置通过夹紧内圈，对外圈加两个方向的轴向载荷后，测量外圈相对内圈移动距离，由此获得其轴向游隙。具体测量方法如下，调节调整螺纹杆15位置下移至相对于导向套筒16的最下端位置，此时上压块17下降，接触上端内圈5的上端面，通过内隔圈6、导向套筒16、调节调整螺纹杆15将上端内圈5抬起夹紧在下压块14上，上端加载气缸带动上加载环18下降至接触上端单滚道外圈8上端面，带动其压紧第一列滚子1贴紧在上端内圈5的上侧大挡边，卸载上端加载气缸后，上加载环18退回，下端加载气缸带动下加载环13上升至接触下端单滚道外圈12的下端面，带动其上移压紧第二列滚子2贴紧在上端内圈5的下侧大挡边，传感器测量得数据为第一列滚子1与第二列滚子2之间游隙，下端加载气缸卸载，下加载环13退回。
调节调整螺纹杆15相对导向套筒16上移一定距离，此时，上压块17下降，接触上端内圈5的上端面，通过内隔圈6、下端内圈7夹紧在下压块14上，上端加载气缸带动上加载环18下降值至接触上端单滚道外圈8的上端面，带动其下降压紧的第三列滚子3贴紧在下端内圈7的上侧大挡边，卸载上端加载气缸，上加载环18退回，下端加载气缸带动下加载环13上升至接触下端单滚道外圈12的下端面，带动其上移压紧第二列滚子2贴紧在上端内圈5的下侧大挡边，传感器测量得数据即为第二列滚子2和第三列滚子3之间的游隙，下端加载气缸卸载，下加载环13退回。
调节调整螺纹杆15继续相对导向套筒16上移一定距离，此时，上压块17下降接触调节调整螺纹杆15的圆盘端面15-1，通过导向套筒16、内隔圈6将下端内圈7夹紧在下压块14上，上端加载气缸带动上加载环18下降至接触上端单滚道外圈8的上端面，带动其下降压紧的第三列滚子3贴紧在下端内圈7的上侧大挡边，卸载上端加载气缸，上加载环18退回，下端加载气缸带动下加载环13上升至接触下端单滚道外圈12的下端面，带动其上移压紧第四列滚子4贴紧在下端内圈7的下侧大挡边，传感器测量得数据即为第三列滚子3和第四列滚子4之间的游隙，下端加载气缸卸载，下加载环13退回。
以上即为该测量方法测圆锥轴承三组游隙的具体过程。
Claims (3)
1.一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量装置，其特征在于，所述的测量装置包括调整装置、内圈夹紧装置、外圈加载装置和游隙测量装置；
所述的调整装置以内隔圈(6)为中心，上下对称结构，包括上端内圈(5)、下端内圈(7)、上端外隔圈(9)、下端外隔圈(11)、内隔圈(6)、双滚道外圈(10)、上端单滚道外圈(8)、下端单滚道外圈(12)、调整螺纹杆(15)和导向套筒(16)；所述的内隔圈(6)位于上端内圈(5)和下端内圈(7)之间，内隔圈(6)的中心部位开有圆孔，内隔圈(6)的圆孔直径小于上端内圈(5)和下端内圈(7)的内直径；第一列滚子(1)和第二列滚子(2)安装在上端内圈(5)的外侧，第一列滚子(1)和第二列滚子(2)相接处设置上端外隔圈(9)；第三列滚子(3)、第四列滚子(4)安装在下端内圈(7)的外侧，第三列滚子(3)、第四列滚子(4)相接处设置下端外隔圈(11)；上端外隔圈(9)和下端外隔圈(11)之间套接双滚道外圈(10)，上端外隔圈(9)上方套接上端单滚道外圈(8)，下端外隔圈(11)下方套接下端单滚道外圈(12)；所述的上端外隔圈(9)、下端外隔圈(11)的厚度根据被测轴承的尺寸选取，上端外隔圈(9)和下端外隔圈(11)的厚度相同，上端内圈(5)和下端内圈(7)的厚度大于上端外隔圈(9)和下端外隔圈(11)的厚度；所述的导向套筒(16)设置在内隔圈(6)中心圆孔处，内壁设有螺纹；调整螺纹杆(15)固定安装在导向套筒(16)内，通过轴向相对移动实现位置调节作用；
所述的内圈夹紧装置包括下压块(14)和上压块(17)，上压块(17)安装在机架上，通过外圆周面对轴承内圈定位，下压块(14)与机架的气缸连接，气缸杆伸缩推动下压块(14)的轴向升降实现对轴承内圈的端面夹紧，同时联合调节装置，实现对不同位置的夹紧；
所述的外圈加载装置包括下加载环(13)和上加载环(18)；上端外接加载气缸的下加载环(13)与下压块(14)同轴，实现轴向相对运动，且各自运动独立互不干扰，同样，下端外接加载气缸的上加载环(18)与上压块(17)同轴，实现轴向相对运动，各自运动独立互不干扰；
所述的游隙测量装置包括位移传感器a(19)和位移传感器b(20)；两个位移传感器左右对称安装在机架上，同时两个位移传感器接触轴承外圈实现同时测量一条直径上的两端位置处的游隙情况。
2.一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量方法，其特征在于，所述的测量方法基于权利要求1所述的测量装置实现，测量装置实现在轴承不同位置夹紧内圈并旋转后，通过加载装置使得外圈整体沿着轴向移动，在接触式位移传感器作用下测得外圈的轴向最大位移，进而得到三组两列圆锥滚子间的游隙，该三组两列圆锥滚子间的游隙即为四列圆锥滚子轴承的轴向游隙，测量三组两列圆锥滚子间的游隙方法包括以下步骤：
第一步，测量第一列滚子(1)和第二列滚子(2)之间的游隙
调节过程：调节调整螺纹杆(15)向下移动至相对于导向套筒(16)的最下端位置，此时调整螺纹杆(15)圆盘端面(15-1)低于上端内圈(5)的上端面，调整螺纹杆螺纹端面(15-2)与下压块(14)接触，并通过内隔圈(6)抬起上端内圈(5)；
夹紧：上压块(17)在加载气缸带动下下降，接触并压紧上端内圈(5)的上端面，通过调整内隔圈(6)使调整螺纹杆(15)压紧在下压块(14)上，此时上端内圈(5)被夹紧，下端内圈(7)轴向自由；夹紧内圈后，调节位移传感器a(19)和位移传感器b(20)的触点接触到上端单滚道外圈(8)的上端面；
加载：夹紧上端内圈(5)后，上加载环(18)在加载气缸的带动下轴向下降至接触上端单滚道外圈(8)的上端面，并对其向下加载压力，用于上端单滚道外圈(8)压紧第一列滚子(1)，第一列滚子(1)大端贴紧在上端内圈(5)的上侧挡边处；卸载上端加载气缸，上加载环(18)退回，下加载环(13)在下端加载气缸的作用下轴向上移至接触下端单滚道外圈(12)的下端面，并对其向上加载压力，用于下端单滚道外圈(12)通过下端外隔圈(11)将双滚道外圈(10)压紧第二列滚子(2)的大端贴紧在上端内圈(5)的下侧挡边处；测量后，卸载下端加载气缸，下加载环(13)退回；
第二步，测量第二列滚子(2)和第三列滚子(3)之间的游隙
调节过程：调节调整螺纹杆(15)从相对于导向套筒(16)的最下端位置上移，上移距离根据被测轴承尺寸决定，此时调整螺纹杆圆盘端面(15-1)低于上端内圈(5)的上端面，同时调整螺纹杆螺纹端面(15-2)与下压块(14)脱离接触；
夹紧：上压块(17)在加载气缸带动下下降，接触并压紧上端内圈(5)的上端面，通过调整内隔圈(6)使下端内圈(7)压紧在下压块(14)上，此时上端内圈(5)、内隔圈(6)与下端内圈(7)同时被夹紧；夹紧内圈后，调节位移传感器a(19)和位移传感器b(20)的触点接触到上端单滚道外圈(8)的上端面；
加载：夹紧上端内圈(5)和下端内圈(7)后，上加载环(18)在加载气缸的带动下轴向下降至接触上端单滚道外圈(8)的上端面，并对其向下加载压力，用于上端单滚道外圈(8)通过带动上端外隔圈(9)和双滚道外圈(10)压紧第三列滚子(3)的大端贴紧在下端内圈(7)的上侧挡边处；卸载上端加载气缸，上加载环(18)退回，下加载环(13)在下端加载气缸的作用下轴向上移至接触下端单滚道外圈(12)的下端面，并对其向上加载压力，用于下端单滚道外圈(12)通过带动下端外隔圈(11)、双滚道外圈(10)压紧第二列滚子(2)的大端贴紧在上端内圈(5)的下侧挡边处；测量后，下端加载气缸卸载，下加载环(13)退回；
第三步，测量第三列滚子(3)和第四列滚子(4)之间的游隙
调节过程：继续调节调整螺纹杆(15)相对于导向套筒(16)的位置上移，上移距离大小根据被测轴承尺寸及上压块(17)的凸台厚度决定，此时调整螺纹杆圆盘端面(15-1)稍低于上端内圈(5)的上端面，同时调整螺纹杆螺纹端面(15-2)与下压块(14)脱离接触；
夹紧：上压块(17)在加载气缸带动下下降，接触并压紧调整螺纹杆(15)的圆盘端面(15-1)，通过导向套筒(16)、内隔圈(6)，将下端内圈(7)压紧在下压块(14)上，此时上端内圈(5)轴向自由；夹紧下端内圈(7)后，调节位移传感器a(19)和位移传感器b(20)的触点接触到上端单滚道外圈(8)的上端面；
加载：夹紧下端内圈(7)后，上加载环(18)在加载气缸的带动下轴向下降至接触上端单滚道外圈(8)的上端面，并对其向下加载压力，用于上端单滚道外圈(8)通过带动上端外隔圈(9)和双滚道外圈(10)下降，压紧第三列滚子(3)的大端贴紧在下端内圈(7)的上侧挡边处；卸载上端加载气缸，上加载环(18)退回，下加载环(13)在下端加载气缸的作用下轴向向上移动至接触下端单滚道外圈(12)的下端面，并对其向上加载压力，用于下端单滚道外圈(12)压紧第四列滚子(4)的大端贴紧在下端内圈(7)的下侧挡边处；测量后，卸载下端加载力，下加载环(13)退回。
3.根据权利要求2所述的一种针对四列圆锥滚子轴承轴向游隙的测量方法，其特征在于，第一步至第三步加载过程中加载压力的大小根据轴承自重决定，取轴承自重的30％～50％。
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