CN113446922A - 一种轴承游隙测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴承游隙测量装置及测量方法，测量装置包括支撑立柱，在支撑立柱上安装有旋转组件，所述旋转组件通过旋转驱动机构实现安装位置与检测位置之间的旋转，轮对组件通过固定装置固定在所述旋转组件上，在旋转组件上还安装有用于在竖直状态时支撑齿轮箱的支撑件，在车轮的一端安装有轴向顶紧装置。本发明整体结构简单，且操作方便，可实现带车轮齿轮箱的大轴承游隙测量，解决了带车轮齿轮箱组装过程中存在的大轴承间隙无法检测的问题，提高了大轴承游隙检测准确度，保证车辆运行安全。

Description

一种轴承游隙测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及列车检修技术领域，尤其涉及一种带车轮齿轮箱的大齿轮轴承游隙测量装置及测量方法。

背景技术

在城轨车辆中，车轴上均安装有齿轮箱，齿轮箱是城轨车辆电牵引系统的重要组成部分，它将电机通过联轴节传递的扭矩传到车轴上，以带动车轮转动，从而实现驱动车辆运行。

齿轮箱大齿轮侧安装有相应的轴承，该轴承一般采用圆锥滚子轴承，由于齿轮箱长期处于变载荷、高振动等工况下，对其安全性及稳定性要求极高，而轴承作为齿轮箱的重要组成部分，齿轮箱轴承游隙的选择和调整，对轴承的寿命有较大影响。如装配时游隙过小，在运转工程中由于轴承温度及齿轮温度不断上升，轴承受热膨胀，轴承受到过大的压力而增大摩擦，同时产生更大的热量，轴承温度不断上升，形成恶性循环，大大缩短了轴承的使用寿命。如果轴向游隙过大，则轴承失掉应有的定位精度，使得齿轮箱在使用过程中产生过大的振动、出现噪音等异常情况。

因此在齿轮箱新造过程中以及检修过程中，均需要对轴承游隙进行测量，现有的测量装置，只针对齿轮箱新造过程，即车轴还未装车轮的情况下进行测量。但是，在城轨车辆检修的过程中，齿轮箱需在有车轮的状态下进行齿轮箱检修以及大轴承游隙的测量，由于车轮直径和重量较大，安装齿轮箱及轮对后的总重量一般在2吨以上，且齿轮箱与车轮之间的间隙较小，现有的检测方法则无法适用于带车轮状态下的大轴承游隙的测量。如果保持轮对呈水平状态检测，由于齿轮箱自身的重力，无法避免圆锥滚子轴承贴合不充分以及水平施加推力不均匀的问题，使检测结果偏差较大。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是，提供一种结构简单，操作方便，可实现带车轮齿轮箱的大轴承游隙测量，且可保证检测准确度的轴承游隙测量装置和测量方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轴承游隙测量装置，包括支撑立柱，在支撑立柱上安装有旋转组件，所述旋转组件通过旋转驱动机构实现安装位置与检测位置之间的切换，轮对组件通过固定装置固定在所述旋转组件上，在所述旋转组件上还安装有用于在竖直状态时支撑齿轮箱的支撑件，在轮对组件的一端安装有轴向顶紧装置。

进一步，所述旋转组件包括旋转架和固定架，所述旋转架整体为U形结构，其两侧边与两边的支撑立柱分别转动连接，所述固定架垂直固定在旋转架上，所述轮对组件固定安装在所述固定架上。

进一步，所述旋转组件还包括固定支撑柱和活动支撑柱，所述固定支撑柱和活动支撑柱分别安装在固定架的两端，所述固定支撑柱固定在工作台面上，所述活动支撑柱在旋转过程中移出脱离所述固定架用以避让所述固定架旋转所需空间。

进一步，所述旋转组件与支撑立柱连接的旋转中心与轮对组件和旋转组件组装后的重心重合。

进一步，所述支撑件为支撑插板，所述支撑插板安装在齿轮箱与车轮之间，所述支撑插板的底部固定在所述旋转组件上，所述支撑插板的顶部具有用于避让车轴的U形开口，U形开口与车轴的外周表面之间具有间隙。

进一步，所述旋转驱动机构采用具备自锁功能的蜗轮蜗杆机构，所述旋转驱动机构带动所述旋转组件锁定在任意角度位置。

进一步，在所述支撑立柱上安装有第一限位止挡和第二限位止挡，第一限位止挡和第二限位止挡分设在支撑立柱的两侧，第一限位止挡和第二限位止挡在止挡位时顶表面在同一水平面上，所述旋转组件旋转至竖直位置时支撑在所述第一限位止挡和第二限位止挡上，至少设置在旋转方向上的限位止挡为可旋转结构，在止挡位时通过锁紧机构固定。

进一步，所述轴向顶紧装置为千斤顶，所述千斤顶固定在旋转组件上，所述千斤顶的顶尖中心线与车轴的轴线重合。

进一步，还包括车轴旋转装置，所述车轴旋转装置安装在齿轮箱的小齿轮轴处，用于通过齿轮箱的传动机构驱动车轴旋转。

本发明的另一个技术方案是：

一种轴承游隙测量方法，包括如下步骤：

S1、将待测轮对组件水平放置在旋转组件上并固定，通过轴向顶紧装置从一侧顶紧车轴；

S2、利用旋转驱动机构将轮对组件旋转至竖直状态；

S3、松开轴向顶紧装置，使车轴处于自然下沉的状态，齿轮箱承托在支撑件上；

S4、旋转车轴，记录游隙测量装置的数值，得到数值D1；

S5、重新利用轴向顶紧装置顶紧车轴，使齿轮箱处于自然下沉的状态；

S6、旋转车轴，记录游隙测量装置的数值，得到数值D2，数值D1和D2的差值即为游隙值。

综上内容，本发明所述的一种轴承游隙测量装置及测量方法，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明整体结构简单，且操作方便，可实现带车轮齿轮箱的大轴承游隙测量，解决了带车轮齿轮箱组装过程中存在的大轴承间隙无法检测的问题，提高了大轴承游隙检测准确度，保证车辆运行安全。

(2)本发明采用轮对竖直检测的方式，解决了轮对水平检测过程中，齿轮箱重力造成的圆锥滚子轴承无法充分贴合，水平施加推力不均匀的问题，进一步提高了大轴承游隙检测准确度。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明测量装置结构示意图；

图2是图1的侧向结构示意图；

图3是图1的俯向结构示意图；

图4是本发明测量装置竖直后的结构示意图。

如图1至图4所示，轮对组件1，车轴2，齿轮箱3，车轮4，支撑立柱5，旋转组件6，旋转架61，固定架62，旋转驱动机构7，轴向顶紧装置8，支撑件9，固定装置10，旋转手柄11，防护罩12，固定支撑柱13，活动支撑柱14，走行轮15，工作台16，操作手轮17，千斤顶18，第一固定夹19，第二固定夹20，车轴旋转装置21，小齿轮轴22，操作手柄23，第三固定夹24，夹紧臂25。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图4所示，本实施例中提供一种轴承游隙测量装置，用于轮对组件1的大齿轮轴承的轴承游隙的测量，轮对组件1包括组装在一起的车轴2、齿轮箱3及一对车轮4。

测量装置包括支撑立柱5、旋转组件6、旋转驱动机构7，轴向顶紧装置8以及支撑件9。

其中，支撑立柱5设置两个，待测轮对组件1安装在两个支撑立柱5之间，两个支撑立柱5对整个装置起着主要的支撑作用。支撑立柱5优选采用不锈钢方管，以保证其结构强度，不锈钢方管的直径尺寸至少使其能承受3吨以上的重量。支撑立柱5的底部通过法兰与工作台16的台面固定连接，当然也可以直接安装在车间的地面上。

在两个支撑立柱5之间安装旋转组件6，轮对组件1通过固定装置10固定在旋转组件6上，旋转组件6通过旋转驱动机构7实现待检测的轮对组件1在安装位置(如图1所示的水平位置)与检测位置(如图4所示的竖直位置)之间的旋转切换。

具体地，旋转组件6包括旋转架61和固定架62，旋转架61整体为U形结构，其两侧边的顶部分别与两边的支撑立柱5转动连接。固定架62固定在旋转架61上，轮对组件1固定安装在固定架62上，固定架62与旋转架61之间焊接连接，且固定架62与旋转架61之间相互垂直固定连接。为了保证旋转架61和固定架62的结构强度，同时满足轻量化的要求，本实施例中，旋转架61和固定架62均优选采用框架结构，由多根不锈钢方管型材拼接焊接而成。旋转架61和固定架62也可以采用横截面为U形的结构，由具有一定厚度的不锈钢板折弯制成。

旋转驱动机构7包括两组，在每个支撑立柱5的顶部安装一组，其中1组旋转驱动机构7为主动旋转机构(如图1中右侧的旋转驱动机构7)，另一组旋转驱动机构7为从动旋转支撑机构。其中，主动旋转驱动机构7优选采用蜗轮蜗杆机构，且更优选采用具备自锁功能的蜗轮蜗杆机构，使旋转过程中旋转架61和固定架62可以在任意角度位置静止锁定而不会自由旋转坠落，特别是在竖直的检测位置时，保证旋转驱动机构7的稳定性，解决了轮对组件1旋转过程中可能出现的安全隐患问题。主动旋转驱动机构7连接有旋转手柄11，旋转手柄11与蜗轮蜗杆机构连接，减速比为1:100，用以省力。旋转驱动机构7的旋转轴与旋转架61之间采用键连接的方式连接。

为了保护旋转驱动机构7，本实施例中优选在旋转驱动机构7的外侧安装的防护罩12，防护罩12固定在支撑立住5的顶部，旋转手柄11安装在防护罩12的外侧，方便操作人员操作。

旋转组件6还包括固定支撑柱13和活动支撑柱14，固定支撑柱13和活动支撑柱14分别安装在固定架62的两端下方，固定支撑柱13和活动支撑柱14用于在安装轮对组件1时支撑固定架62。固定支撑柱13的底部通过法兰固定在工作台面上，该工作台面可以是如图1中所示的工作台16的台面，也可以是车间的地面。为了提高固定支撑柱13的结构强度，固定支撑柱13采用不锈钢方管型材。

活动支撑柱14的底部安装有走行轮15，在旋转前，将活动支撑柱14移出脱离固定架62的区域，用以避让固定架62旋转所需的空间，使得固定架62及其上安装的轮对组件1顺利旋转至竖直状态。活动支撑柱14也可以采用不锈钢方管型材，还可以采用如图1所示的支撑杆的结构。

固定支撑柱13和活动支撑柱14与固定架62之间均采用搭接的方式连接，旋转时，固定架62脱离下方的固定支撑柱13。固定支撑柱13和活动支撑柱14的顶部安装有一层防撞橡胶(图中未示出)，不但可以减少噪音，还对固定架62起到保护的作用。

为了使活动支撑柱14移入移出方便，同时也为了保证固定架62在搭置在固定支撑柱13和活动支撑柱14顶部时保持水平状态，本实施例中，还优选，活动支撑柱14采用高度调节的结构。高度调节机构可以采用丝杠传动机构，活动支撑柱14在丝杠传动机构的作用下可以上下调节，丝杠传动机构安装操作手轮17，操作手轮17固定安装在活动支撑柱14上，方便操作人员操作。

在每个支撑立柱5上均安装有第一限位止挡和第二限位止挡(图中未示出)，第一限位止挡和第二限位止挡分设在支撑立柱5的两侧，第一限位止挡和第二限位止挡在止挡位时顶表面在同一水平面上。

其中，第一限位止挡是固定止挡，安装在背离旋转方向上的一侧，第一限位止挡为一向外(即旋转架61的方向)伸出的限位板，焊接在支撑立柱5上。第二限位止挡是可旋转的结构，为一可以旋转的限位板，安装在旋转方向上的一侧，旋转架61在水平状态时，第二限位止挡处于垂直状态，在旋转架61由水平状态旋转至竖直状态时，第二限位止挡旋转至水平状态，通过销等锁紧机构固定。旋转架61在旋转至竖直位置时支撑在第一限位止挡和第二限位止挡的顶边上，利用第一限位止挡和第二限位止挡可辅助支撑旋转后的旋转架61和固定架62，使轮对组件1稳定保持在竖直状态，第一限位止挡还用于限制旋转架61的最大旋转角度，避免旋转角度过大，进而保证该装置在竖直状态安全稳定可靠。

旋转架61与支撑立柱5连接的旋转中心与轮对组件1和旋转架61、固定架62组装后的整体结构的重心重合，保证轮对组件1、旋转架61和固定架62在旋转过程中无偏心扭矩，使轮对组件1可平稳旋转至竖直状态，解决了轮对旋转过程中安全隐患和车轴磕碰伤隐患的问题，同时在旋转过程中用力较小，操作轻便，省时又省力。

固定架62处于水平位置时，底部高度不得大于1m，轮对组件1竖直状态时，齿轮箱3的箱体顶部高度不大于1.2mm。

在固定架62上设置有两个固定装置10，分别支撑在两侧车轮4外侧的轴颈位置，与车轴防尘板座处相连，固定装置10优选采用固定夹的结构，分别为第一固定夹19和第二固定夹20，第一固定夹19和第二固定夹20的结构相同，第一固定夹19和第二固定夹20的底部通过螺栓固定在固定架62上，上部具有呈半圆的夹紧臂25，夹紧臂25的一端与固定夹的主体铰接，另一端通过锁扣机构与固定夹的主体固定，固定夹主体的顶部也具有半圆形，与夹紧臂25一起夹紧中间的车轴防尘板座，固定夹的内径比防尘板座的直径大2mm，保证车轴2可在第一固定夹19和第二固定夹20内滑动。第一固定夹19和第二固定夹20与车轴2的接触部位安装有一层尼龙垫进行防护。

本实施例中，轴向顶紧装置8优选采用千斤顶18，千斤顶18载重不小于2吨，千斤顶18固定在固定架62上，千斤顶18在安装状态时呈水平设置，千斤顶18的顶尖中心线与车轴2的轴线重合。千斤顶18的顶尖内安装圆锥滚子轴承使其可旋转，顶尖需与车轴2端部的顶尖孔(图中未示出)配合良好，千斤顶18同时需要与第一固定夹19和第二固定夹20的中心车轴安装孔的同轴度良好，保证车轴2可在第一固定夹19和第二固定夹20内滑动，千斤顶18顶起时需保证车轴2在千斤顶18与第一固定夹之间被夹紧，且与其他位置无相抗。

齿轮箱3与车轮4之间位置设置有支撑件9，用于在竖直状态检测时齿轮箱3的支撑，支撑件9要需具备足够的强度，承重不低于2000kg，支撑件9需与齿轮箱3的轴承盖接触良好，接触面积足够且不得与车轴2上的密封圈接触，接触部位设置尼龙垫防护。支撑件9优选采用支撑插板，支撑插板插入齿轮箱3与同侧的车轮4之间安装。支撑插板的底部固定在固定架62上，支撑插板的顶部具有用于避让车轴2的U形开口(图中未示出)，U形开口与车轴2的外周表面之间具有间隙，用于避让车轴2上的密封圈。采用支撑插板的形式对齿轮箱3进行支撑，克服了车轮4与齿轮箱3之间间隙较小问题，有效解决了齿轮箱3无法支撑的问题。

该装置中还包括车轴旋转装置21，车轴旋转装置21安装在齿轮箱3的小齿轮轴22处，用于通过齿轮箱3的传动机构驱动车轴2旋转。车轴旋转装置21采用手动涡轮机构，设置有一操作手柄23，操作人员旋转操作手柄23，即可以旋转车轴2。当然车轴旋转装置21也可以采用电动蜗轮机构。在小齿轮轴22位置设置有第三固定夹24，第三固定夹24固定在旋转架61上。第三固定夹24与第一固定夹19和第二固定夹20的结构相同，同样与小齿轮轴留有间隙，保证小齿轮轴22可在轴向自由窜动。

如图1至图4所示，本发明提供的一种轴承游隙测量方法，包括如下步骤：

S1、将待测轮对组件1水平放置在旋转组件6中的固定架62上，通过第一固定夹19和第二固定夹20固定，同时将支撑件9插入齿轮箱3与车轮4之间，通过千斤顶18从一侧顶紧车轴2。

S2、操作者手动旋转支撑立柱5上的旋转手柄11，利用旋转驱动机构7将轮对组件1旋转至竖直状态。

旋转前将活动支撑柱14移开，移出固定架62的区域。

S3、松开千斤顶18，使车轴4处于自然下沉的状态，齿轮箱3承托在支撑件9上。

S4、操作者手动旋转安装在小齿轮轴22处的操作手柄23，向左、向右方向多次旋转车轴2，记录游隙测量装置的数值，得到数值D1，游隙测量装置采用常用的百分表，测量方式与现有技术相同。

S5、重新利用千斤顶18顶紧车轴2，使齿轮箱3脱离支撑件9而处于自然下沉的状态；

S6、操作者手动旋转安装在小齿轮轴22处的操作手柄23，向左、向右方向多次旋转车轴2，记录游隙测时装置的数值，得到数值D2，数值D1和D2的差值即为游隙值。

为了保证测量的准确度，可以重复上述S3-S6步骤N次，优选重复2次，将两次测得的游隙值取平均值，即为最终的测量结果。

本发明应用在城轨车辆齿轮箱(带车轮)检修过程中，整体结构简单，且操作方便，可实现带车轮齿轮箱的大轴承游隙的测量，解决了带车轮齿轮箱组装过程中存在的大轴承间隙无法检测的问题，提高了大轴承游隙检测准确度，保证车辆运行安全。

本发明通过旋转机构的设置，使带车轮的齿轮箱依然可以采用精确度较轮对竖直检测方式，解决了轮对水平检测过程中，齿轮箱重力造成的圆锥滚子轴承无法充分贴合，水平施加推力不均匀的问题，进一步提高了大轴承游隙检测准确度。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种轴承游隙测量装置，其特征在于：包括支撑立柱，在支撑立柱上安装有旋转组件，所述旋转组件通过旋转驱动机构实现安装位置与检测位置之间的切换，轮对组件通过固定装置固定在所述旋转组件上，在所述旋转组件上还安装有用于在竖直状态时支撑齿轮箱的支撑件，在轮对组件的一端安装有轴向顶紧装置。

2.根据权利要求1所述的一种轴承游隙测量装置，其特征在于：所述旋转组件包括旋转架和固定架，所述旋转架整体为U形结构，其两侧边与两边的支撑立柱分别转动连接，所述固定架垂直固定在旋转架上，所述轮对组件固定安装在所述固定架上。

3.根据权利要求2所述的一种轴承游隙测量装置，其特征在于：所述旋转组件还包括固定支撑柱和活动支撑柱，所述固定支撑柱和活动支撑柱分别安装在固定架的两端，所述固定支撑柱固定在工作台面上，所述活动支撑柱在旋转过程中移出脱离所述固定架用以避让所述固定架旋转所需空间。

4.根据权利要求1所述的一种轴承游隙测量装置，其特征在于：所述旋转组件与支撑立柱连接的旋转中心与轮对组件和旋转组件组装后的重心重合。

5.根据权利要求1所述的一种轴承游隙测量装置，其特征在于：所述支撑件为支撑插板，所述支撑插板安装在齿轮箱与车轮之间，所述支撑插板的底部固定在所述旋转组件上，所述支撑插板的顶部具有用于避让车轴的U形开口，U形开口与车轴的外周表面之间具有间隙。

6.根据权利要求1所述的一种轴承游隙测量装置，其特征在于：所述旋转驱动机构采用具备自锁功能的蜗轮蜗杆机构，所述旋转驱动机构带动所述旋转组件锁定在任意角度位置。

7.根据权利要求1所述的一种轴承游隙测量装置，其特征在于：在所述支撑立柱上安装有第一限位止挡和第二限位止挡，第一限位止挡和第二限位止挡分设在支撑立柱的两侧，第一限位止挡和第二限位止挡在止挡位时顶表面在同一水平面上，所述旋转组件旋转至竖直位置时支撑在所述第一限位止挡和第二限位止挡上，至少设置在旋转方向上的限位止挡为可旋转结构，在止挡位时通过锁紧机构固定。

8.根据权利要求1所述的一种轴承游隙测量装置，其特征在于：所述轴向顶紧装置为千斤顶，所述千斤顶固定在旋转组件上，所述千斤顶的顶尖中心线与车轴的轴线重合。

9.根据权利要求1所述的一种轴承游隙测量装置，其特征在于：还包括车轴旋转装置，所述车轴旋转装置安装在齿轮箱的小齿轮轴处，用于通过齿轮箱的传动机构驱动车轴旋转。

10.一种使用如权利要求1-9任一项所述的轴承游隙测量装置的轴承游隙测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将待测轮对组件水平放置在旋转组件上并固定，通过轴向顶紧装置从一侧顶紧车轴；

S2、利用旋转驱动机构将轮对组件旋转至竖直状态；

S3、松开轴向顶紧装置，使车轴处于自然下沉的状态，齿轮箱承托在支撑件上；

S4、旋转车轴，记录游隙测量装置的数值，得到数值D1；

S5、重新利用轴向顶紧装置顶紧车轴，使齿轮箱处于自然下沉的状态；

S6、旋转车轴，记录游隙测量装置的数值，得到数值D2，数值D1和D2的差值即为游隙值。

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