CN110103004A - 轴承装配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种轴承装配装置及方法。该轴承装配装置包括芯轴、第一定位座和第二定位座；轴承装配装置用于将轴承和轴装配至壳体内，轴沿轴向依次包括轴前部、轴颈和轴肩；芯轴为空心轴，芯轴的外径与轴颈直径相同，芯轴的内径与轴前部之间为小间隙配合；以及第一定位座固定在壳体的第一端面并置于壳体内，第二定位座固定在壳体的第二端面并置于壳体内，芯轴置于第一定位座和第二定位座内，使得芯轴与壳体、轴承同轴；轴承的轴向安装位置位于第一定位座和第二定位座之间，使得轴承的第一端面能够与第一定位座的端面贴合、轴承的第二端面能够与第二定位座的端面贴合。轴承装配方法利用上述装置完成轴承和轴的装配。

Description

轴承装配装置及方法

技术领域

本公开涉及一种轴承装配装置及方法。

背景技术

轴承作为一种机械设备中的重要零件，无论是在航空航天还是其他工业领域，均有广泛应用。轴承的装配是机械设备生产的重要环节，其装配质量对机械产品的性能有不可忽视的影响。多年来，轴承装配不当或装配质量不高引发的产品事故频频出现，因此，提高轴承的装配可靠性和装配稳定性，成为一个需持续解决和不断改进完善的技术问题。

轴承装配的一般技术是将轴承在转子件上压装到位后，再整体压装进静子壳体内，或者将转子与静子壳体固定后，然后在转子与静子的内部空间装配轴承。

航天发动机的精密复杂小型部件上采用了可分离式双内半圈角接触球轴承，其双内半圈、保持架、滚珠、外圈均可分离，能较好的实现产品性能，同时便于拆卸检查及严格控制多余物。但是，这种结构复杂部件的转子件与可分离式双内半圈角接触球轴承无法同时从静子件的一端进行装配，需要转子件与轴承从静子壳体的两侧双向压入。由于部件结构的特殊性，只能采用将转子件与静子壳体固定，然后在转子与静子的内部空间装配轴承的方法。这种特殊部件的静子壳体又属于精密长狭结构，由于可分离式双内半圈角接触球轴承装配时易散件的特殊性，在精密小型部件的长狭空间内进行装配时，人工不易操作，装配过程中轴承保持架和滚珠极易散落或者轴承内外圈压装表面倾斜，造成轴承损伤甚至报废，装配可靠性和稳定性极低，并且装配效率不高。

发明内容

为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供了一种轴承装配装置及方法。

根据本公开的第一方面，一种轴承装配装置，其包括芯轴、第一定位座和第二定位座；轴承装配装置用于将轴承和轴装配至壳体内，轴沿轴向依次包括轴前部、轴颈和轴肩；芯轴为空心轴，芯轴的外径与轴颈直径相同，芯轴的内径与轴前部之间为小间隙配合；以及第一定位座固定在壳体的第一端面并置于壳体内，第二定位座固定在壳体的第二端面并置于壳体内，芯轴置于第一定位座和第二定位座内，使得芯轴与壳体、轴承同轴；轴承的轴向安装位置位于第一定位座和第二定位座之间，使得轴承的第一端面能够与第一定位座的端面贴合、轴承的第二端面能够与第二定位座的端面贴合。

根据本公开的至少一个实施方式，第一定位座为一端开口、另一端封口的结构，包括第一空心轴和第一固定座；第一空心轴的内径与芯轴的外径之间为小间隙配合，第一空心轴的外径与轴肩的直径相同；第一固定座用于将第一定位座固定在壳体的第一端面，第一空心轴的高度使得第一空心轴的端面位于轴承的轴向安装位置上。

根据本公开的至少一个实施方式，第二定位座为两端开口的结构，包括第二空心轴和第二固定座；第二空心轴的内径与芯轴的外径之间为小间隙配合；第二固定座用于将第二定位座固定在壳体的第二端面。

根据本公开的至少一个实施方式，第二定位座的端面为凹槽结构，使得第二定位座的端面只与轴承的内圈和外圈接触。

根据本公开的至少一个实施方式，轴承装配装置还包括芯轴定位座，其为一端凸起的台状结构；芯轴置于芯轴定位座的凸起端面上，凸起的高度使得芯轴高出第二空心轴，并且高出部分的高度大于轴承的高度。

根据本公开的至少一个实施方式，轴承与轴颈之间为小间隙配合。

根据本公开的至少一个实施方式，轴承为可分离式双内半圈角接触球轴承，包括第一轴承内半圈和第二轴承内半圈。

根据本公开的至少一个实施方式，第一定位座的端面与第一轴承内半圈的端面贴合，第二定位座的端面与第二轴承内半圈的端面贴合。

根据本公开的第二方面，一种轴承装配方法，其利用上述轴承装配装置完成轴承的装配，包括：将第一定位座用第一紧固件固定至壳体的第一端面，并使第一定位座置于壳体内；将芯轴置入第二定位座；将轴承安装至芯轴，并使轴承的第二端面与第二定位座的端面贴合；将第二定位座、芯轴和轴承安装至壳体，使得轴承位于轴承的轴向安装位置，以及轴承的第一端面与第一定位座的端面贴合，用第二紧固件将第二定位座固定在壳体的第二端面；卸下第一紧固件和第一定位座；以及将轴从壳体的第一端面装入，轴前部装入芯轴的内孔，将轴颈沿轴向装入轴承，完成轴和轴承的装配。

根据本公开的至少一个实施方式，轴承装配方法还包括：卸下第二紧固件、芯轴和第二定位座；以及在轴前部安装轴承压紧螺母，完成轴承的轴向固定。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开至少一个实施方式的轴承装配装置的装配结构示意图。

图2是根据本公开至少一个实施方式的轴的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

为了解决轴承装配过程中的技术问题，特别是针对航天发动机在转子件与轴承需双向压入的小型部件的长狭空间内，进行可分离式双内半圈角接触球轴承的装配时不易操作，容易造成轴承质量问题，装配可靠性和稳定性极低，装配效率不高等技术问题，本公开提供了一种轴承装配装置和方法。

根据本公开的第一方面，一种轴承装配装置，如图1和图2所示，其包括芯轴1、第一定位座2和第二定位座3。该轴承装配装置用于将轴承4和轴装配至壳体6内，轴沿轴向依次包括轴前部51、轴颈52和轴肩53；芯轴1为空心轴；第一定位座2为一端开口、另一端封口的结构，包括第一空心轴和第一固定座；第二定位座3为两端开口的结构，包括第二空心轴和第二固定座。该轴承装配装置还包括芯轴定位座7，其为一端凸起的台状结构。

这种轴承装配装置的芯轴1的轴径及端面几何尺寸、芯轴1与芯轴定位座7和第一定位座2、第二定位座3的高度尺寸，第一定位座2、第二定位座3的固定座的高度和空心轴的高度等几何尺寸，第一空心轴、第二空心轴与芯轴1和轴的配合尺寸等都是重要的结构参数，均会对轴承装配的准确性、可靠性、稳定性、轴承装配质量及一次合格率产生明显的影响。这些重要的几何参数之间需要合理匹配，进行一体化设计。

芯轴1的外径与轴颈52直径相同，芯轴1的内径与轴前部51之间为小间隙配合；第一定位座2固定在壳体6的第一端面并置于壳体6内，第二定位座3固定在壳体6的第二端面并置于壳体6内，芯轴1置于第一定位座2和第二定位座3内，使得芯轴1与壳体6、轴承4同心；轴承4的轴向安装位置位于第一定位座2和第二定位座3之间，使得轴承4的第一端面能够与第一定位座2的端面贴合、轴承4的第二端面与第二定位座3的端面贴合。

第一空心轴的内径与芯轴1的外径之间为小间隙配合，第一空心轴的外径与轴肩53的直径相同；第一定位座2通过第一固定座固定在壳体的第一端面后，第一空心轴的高度使得第一空心轴的端面位于轴承4的轴向安装位置上。

第二空心轴的内径与芯轴1的外径之间为小间隙配合；第二固定座用于将第二定位座3固定在壳体的第二端面。

芯轴定位座用于支撑置于第二定位座内的芯轴。芯轴定位座7固定在第二固定座时，芯轴置于芯轴定位座的凸起端面上，凸起的高度使得芯轴1能够伸出第二空心轴外，并且伸出部分的高度大于轴承4的高度。更进一步地，伸出部分的高度应该与轴承4的高度与第一空心轴的内高度之和相等，保证装配后，芯轴4的两端分别和芯轴定位座7的凸起端面、第一空心轴的底面相接触，如图1所示。

轴承4与轴颈52之间为小间隙配合，即芯轴1与轴承4之间为小间隙配合。

第二定位座3的端面为凹槽结构31，使得该端面只与轴承4的内圈和外圈接触，保证压装过程中第二定位座3与轴承4的内外圈端面贴合，同时避免保持架和滚珠损伤。

本轴承装配装置采用芯轴1结构，模拟轴压装到位后轴的轴承配合端的尺寸和状态，将轴承4在轴压装前装配到位，避免了在轴与轴承4需双向压入的小型部件的长狭空间内压装轴承4时轴承滚珠和保持架的散落损伤，同时通过芯轴1的轴径及端面几何尺寸的设计，保证对轴承4定心和压装的精确可靠，同时保证轴压装时工装的顺利拆卸，并保证了轴压装时轴承4的装配质量，显著提高了一次装配合格率。

同时，采用双定位座结构，模拟轴压装后与壳体6或静子件的固定状态和相关尺寸，实现在轴装配前对轴和壳体6或静子件进行定心，通过芯轴定位座7、第一定位座2、第二定位座3的组合，精确控制芯轴1的压装位置，从而精确控制轴承4的压装位置，保证轴承4的可靠压装，保证了轴承4的装配可靠性和稳定性。

本公开提供的轴承装配装置还特别适用于可分离式双内半圈角接触球轴承的装配，特别是带可分离式双内半圈角接触球轴承的长狭透平转子类产品的装配。该装置采用芯轴1结合定位座结构，实现对可分离式双内半圈角接触球轴承精确定位，通过轴承装配装置各部位的尺寸配合，保证其可靠压装，保证其装配可靠性和稳定性，有效提高可分离式双内半圈角接触球轴承的一次装配合格率。

可分离式双内半圈角接触球轴承包括第一轴承内半圈41和第二轴承内半圈42。在轴压装入可分离式双内半圈角接触球轴承前，第一定位座2的端面与第一轴承内半圈41的端面贴合，第二定位座3的端面与第二轴承内半圈42的端面贴合。

本公开提供的轴承装配装置采用芯轴1结构，通过芯轴1与轴承4和轴内孔、端面的配合，以及定位座和芯轴1的配合，精确控制轴承4的压装位置，解决了在轴与轴承4需双向压入小型部件的长狭空间内安装可分离式双内半圈角接触球轴承时，轴承保持架和滚珠安装过程中易散落损伤的质量难题，显著提高了可分离式双内半圈角接触球轴承的一次装配合格率。且结构简单，操作性高，实用性强。

根据本公开的第二方面，一种轴承装配方法，其利用上述轴承装配装置完成轴承4的装配，装配方法如下：

S1：将第一定位座2用第一紧固件8固定至壳体的第一端面，并使第一定位座2置于壳体6内；

S2：将芯轴1置入第二定位座3；

S3：将轴承4安装至芯轴1，并使轴承的第二端面与第二定位座的端面贴合；

S4：将第二定位座3、芯轴1和轴承4安装至壳体6，使得轴承4位于其轴向安装位置，以及第一定位座的端面与轴承的第一端面贴合，用第二紧固件9将第二定位座3固定在壳体的第二端面；

S5：卸下第一紧固件8和第一定位座2；

S6：将轴从壳体的第一端面装入，沿芯轴1的前端压装进组件内，轴前部51装入芯轴1的内孔，保证轴与芯轴1对正，将轴颈52沿轴向压装入轴承4，芯轴1会随着轴的压装从第二定位座3的内孔逐步退出，轴压装到位后用紧固件固定，完成轴和轴承4的装配；

S7：卸下第二紧固件9、芯轴1和第二定位座3；

S8：在轴前部51安装轴承压紧螺母，将轴承4与轴固定拧紧，完成轴承4的轴向固定。

当轴承装配装置包括芯轴定位座7时，步骤S2替换为：

S2.1：将芯轴定位座7安装至第二定位座3，并用第三紧固件10固定；

S2.2：将芯轴1置入第二定位座3内，确保安装至第二定位座3的第二空心轴的底部，即恰好置于芯轴定位座7的凸起上；

完成步骤S3和S4后，步骤S5替换为：

S5.1：卸下第一紧固件8和第一定位座2；

S5.2：卸下第三紧固件10和芯轴定位座7。

当轴承4为可分离式双内半圈角接触球轴承时，步骤S3和S4替换为：

S3.1：将可分离式双内半圈角接触球轴承的第二轴承内半圈42压装至芯轴1上，保证安装到底，与第二定位座3的端面贴合；

S3.2：将可分离式双内半圈角接触球轴承的滚珠安装至保持架上，然后与轴承外半圈安装至芯轴1，保证安装到底，与第二定位座3的端面贴合；

S3.3：将可分离式双内半圈角接触球轴承的第一轴承内半圈41压装至芯轴1上；

S4：将第二定位座3、芯轴1和轴承4安装至壳体6，使得轴承4位于其轴向安装位置，以及第一定位座的端面与轴承的第一轴承内半圈41的端面贴合，用第二紧固件9将第二定位座3固定在壳体的第二端面。

上文中提到的紧固件可以是螺钉、螺栓和螺母等。

该装配方法采用分解装配法，对较难压装的复杂结构零件分段模拟，利用模拟件分段模拟装配，然后用正式件替换模拟件，实现复杂零件的高质高效装配。

本公开提供了一种轴承装配装置和方法，适用于任意轴与轴承的装配，也适用于其他需要装配轴承的带轴部件，例如转子件。该装置和方法特别适用于需将轴和轴承双向压入的小型部件的长狭空间内，例如航天发动机使用的在转子件与轴承。该装置和方法能够快捷、可靠地安装轴承，特别是分离式双内半圈角接触球轴承，有效提高轴承的装配可靠性和稳定性，有效降低轴承装配质量风险，有效提高可分离式轴承一次装配合格率。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种轴承装配装置，其特征在于，包括芯轴、第一定位座和第二定位座；

所述轴承装配装置用于将轴承和轴装配至壳体内，所述轴沿轴向依次包括轴前部、轴颈和轴肩；

所述芯轴为空心轴，所述芯轴的外径与所述轴颈直径相同，所述芯轴的内径与所述轴前部之间为小间隙配合；以及

所述第一定位座固定在所述壳体的第一端面并置于所述壳体内，所述第二定位座固定在所述壳体的第二端面并置于所述壳体内，所述芯轴置于所述第一定位座和所述第二定位座内，使得所述芯轴与所述壳体、所述轴承同轴；所述轴承的轴向安装位置位于所述第一定位座和所述第二定位座之间，使得所述轴承的第一端面能够与所述第一定位座的端面贴合、所述轴承的第二端面能够与所述第二定位座的端面贴合。

2.根据权利要求1所述的轴承装配装置，其特征在于，所述第一定位座为一端开口、另一端封口的结构，包括第一空心轴和第一固定座；

所述第一空心轴的内径与所述芯轴的外径之间为小间隙配合，所述第一空心轴的外径与所述轴肩的直径相同；以及

所述第一固定座用于将所述第一定位座固定在所述壳体的第一端面，所述第一空心轴的高度使得所述第一空心轴的端面位于所述轴承的轴向安装位置上。

3.根据权利要求1所述的轴承装配装置，其特征在于，所述第二定位座为两端开口的结构，包括第二空心轴和第二固定座；

所述第二空心轴的内径与所述芯轴的外径之间为小间隙配合；以及

所述第二固定座用于将所述第二定位座固定在所述壳体的第二端面。

4.根据权利要求3所述的轴承装配装置，其特征在于，所述第二定位座的端面为凹槽结构，使得所述第二定位座的端面只与所述轴承的内圈和外圈接触。

5.根据权利要求1所述的轴承装配装置，其特征在于，所述轴承装配装置还包括芯轴定位座，所述芯轴定位座为一端凸起的台状结构；以及

所述芯轴置于所述芯轴定位座的凸起端面上，所述凸起的高度使得所述芯轴高出所述第二定位座，并且高出部分的高度大于所述轴承的高度。

6.根据权利要求1所述的轴承装配装置，其特征在于，所述轴承与所述轴颈之间为小间隙配合。

7.根据权利要求1至6任一项所述的轴承装配装置，其特征在于，所述轴承为可分离式双内半圈角接触球轴承，包括第一轴承内半圈和第二轴承内半圈。

8.根据权利要求7所述的轴承装配装置，其特征在于，所述第一定位座的端面与所述第一轴承内半圈的端面贴合，所述第二定位座的端面与所述第二轴承内半圈的端面贴合。

9.一种轴承装配方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的轴承装配装置完成轴承的装配，所述轴承装配方法包括：

将所述第一定位座用第一紧固件固定至所述壳体的第一端面，并使所述第一定位座置于所述壳体内；

将所述芯轴置入所述第二定位座；

将所述轴承安装至所述芯轴，并使所述轴承的第二端面与所述第二定位座的端面贴合；

将所述第二定位座、所述芯轴和所述轴承安装至所述壳体，使得所述轴承位于所述轴承的轴向安装位置，以及所述轴承的第一端面与所述第一定位座的端面贴合，用第二紧固件将所述第二定位座固定在所述壳体的第二端面；

卸下所述第一紧固件和所述第一定位座；以及

将所述轴从所述壳体的第一端面装入，所述轴前部装入所述芯轴的内孔，将所述轴颈沿轴向装入所述轴承，完成所述轴和所述轴承的装配。

10.根据权利要求9所述的轴承装配方法，其特征在于，所述轴承装配方法还包括：

卸下所述第二紧固件、所述芯轴和所述第二定位座；以及

在所述轴前部安装轴承压紧螺母，完成所述轴承的轴向固定。