CN114964115A - 一种轴承轴向游隙测量设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴承轴向游隙测量设备，包括外圈支撑单元、内圈支撑单元、同步升降单元和滑动机构；外圈支撑单元包括多个用于对轴承外圈进行支撑的外圈支撑台，内圈支撑单元包括多个用于对轴承内圈进行支撑的内圈支撑台；同步升降单元设置于内圈支撑单元上，多个滑动机构分别与外圈支撑台和内圈支撑台活动连接。本发明还提供了一种轴承轴向游隙测量方法，包括将轴承水平放置在外圈支撑单元的外圈支撑台上，使轴承的内圈向下垂悬，调节同步升降单元，完成轴承轴向游隙测量。本发明可在轴承轴向游隙测量过程中实现对大尺寸、大重量的轴承的均匀支撑，可便捷实现轴承轴向游隙的测量；可以适用于不同直径规格的主轴承的游隙测量。

Description

一种轴承轴向游隙测量设备及方法

技术领域

本发明涉及零部件检测技术领域，具体涉及一种轴承轴向游隙测量设备及方法。

背景技术

掘进机主轴承是掘进机开挖破岩恶劣工况载荷的核心部件，承载能力要求高。目前开发的掘进机主轴承，其外径最大可达Φ10m，具有直径大，重量重，精度要求高等特点，在将主轴承装配至掘进机之前，需要进行大量的使用特性试验，以保证其工作的可靠性和稳定性。

滚动轴承的内部游隙是重要的使用特性，对轴承的疲劳寿命、刚性、振动、噪声、温升和机械正常运转精度等影响很大。

对于常用的小尺寸轴承，现有技术中已经形成了成熟的测量设备，但对于掘进机主轴承的游隙测量，由于轴承本身尺寸大、重量重，且轴承的轴向游隙由非常小(通常为1mm～2mm)，无法实现便捷有效的测量；且不同类型的掘进机，其适用的主轴承规格也不同，每一种规格的主轴承都需要生产相应的游隙测量设备，制造成本非常大。

综上所述，急需一种轴承轴向游隙测量设备及方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种轴承轴向游隙测量设备及方法，以解决掘进机主轴承轴向游隙测量不便捷的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种轴承轴向游隙测量设备，包括外圈支撑单元、内圈支撑单元、同步升降单元和滑动机构；所述外圈支撑单元包括多个用于对轴承外圈进行支撑的外圈支撑台，所述内圈支撑单元包括多个用于对轴承内圈进行支撑的内圈支撑台；所述同步升降单元设置于所述内圈支撑单元上，用于实现轴承的内圈和外圈在轴向上的相对运动；多个所述滑动机构分别与所述外圈支撑台和内圈支撑台活动连接，用于实现所述外圈支撑台和内圈支撑台沿轴承径向滑动。

优选的，所述同步升降单元包括驱动电机和多个升降机构，多个升降机构并联设置于驱动电机的输入端和输出端；

多个升降机构一一对应设置于多个内圈支撑台上。

优选的，一种轴承轴向游隙测量设备还包括压力传感器和控制模块；所述升降机构为自锁式液压缸，每个所述升降机构顶部均设有压力传感器，所述压力传感器和驱动电机均与控制模块连接。

优选的，每个升降机构均对应设置有液压阀和液压油泵，所述液压阀和液压油泵均与所述控制模块连接。

优选的，一种轴承轴向游隙测量设备还包括与控制模块连接的检测元件，所述检测元件包括位移传感器，所述位移传感器用于检测轴承轴向游隙；

所述检测元件还包括水平仪。

优选的，一种轴承轴向游隙测量设备还包括与所述控制模块连接的显示模块。

优选的，所述滑动机构包括定心滑轨，多个滑动机构的定心滑轨沿轴承周向呈发散状均匀布置，每个所述定心滑轨上均滑动设置有外圈支撑台和内圈支撑台。

本发明还提供了一种轴承轴向游隙测量方法，采用了上述的一种轴承轴向游隙测量设备，包括以下步骤：

步骤A：调节外圈支撑台和内圈支撑台在滑动机构上的位置，使外圈支撑台和内圈支撑台均沿轴承周向均匀布置；将待测轴承的外圈放置在外圈支撑单元的外圈支撑台上，使轴承的内圈向下垂悬；

步骤B：调节同步升降单元中升降机构的初始位置，使升降机构顶部与轴承内圈的下表面接触，当检测到升降机构顶部压力传感器的数值由零发生变化时，停止升降机构动作；

步骤C：对压力传感器和位移传感器进行调零操作；开启同步升降单元，升降机构对轴承的内圈进行顶升，当压力传感器检测到的压力数值在设定阈值以上时，升降机构停止顶升，获取位移传感器测得的轴承轴向游隙。

优选的，所述步骤A还包括：在放置轴承前，通过水平仪检测所有外圈支撑台的顶面是否处于同一水平面；通过水平仪检测所有内圈支撑台上的升降机构的顶面是否处于同一水平面；

放置轴承后，通过水平仪检测轴承的外圈和内圈是否处于水平状态。

优选的，所述步骤C中，通过升降机构顶推轴承的内圈匀速上升，设定阈值X通过表达式1)确定：

X＝M/n 1)；

其中，M为轴承的总质量，n为升降机构的总数量。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明中，通过设置外圈支撑单元和内圈支撑单元，可在轴承轴向游隙测量过程中实现对大尺寸、大重量的轴承的均匀支撑，通过同步升降单元实现对内圈的顶升，可便捷实现将轴承内圈从轴向的一个极限位置顶推至另一个极限位置，可便捷实现轴承轴向游隙的测量；而通过将内圈支撑台、外圈支撑台与滑动机构连接，可用于实现外圈支撑台和内圈支撑台沿轴承径向滑动，实现外圈支撑台和内圈支撑台之间的间距调节，从而可以适用于不同直径规格的主轴承的游隙测量，提升了轴承轴向游隙测量设备的通用性。

(2)本发明中，多个滑动机构的定心滑轨沿轴承周向呈发散状均匀布置，每个定心滑轨上均滑动设置有外圈支撑台和内圈支撑台，可实现对轴承的均匀支撑。

(3)本发明中，多个升降机构并联设置于驱动电机的输入端和输出端，便于驱动电机向多个升降机构发出同步控制信号，在测量过程中实现多个升降机构的同步升降。

(4)本发明中，通过将升降机构嵌入内圈支撑台设置，可减少升降机构的空间占用率。

(5)本发明中，升降机构为自锁式液压缸，升降机构顶部均设有压力传感器，用于检测单个升降机构对内圈提供的支撑力，压力传感器和驱动电机均与控制模块连接，内圈顶升至向上的极限位置时，会由于与其他零部件之间的连接而受到其他零部件的作用力，从而对升降机构施加更大的压力，即此时压力传感器采集的压力数值会发生突变，控制模块将根据突变的压力值控制驱动电机，停止升降机构继续顶升，并实现自锁，可以实现智能化测量，避免通过人眼观察内圈是否已顶升至极限位置而产生误差，实现轴向游隙自动、便捷、准确地测量。

(6)本发明中，位移传感器可设置于外圈、内圈或升降机构上，用于检测轴承轴向游隙，实现轴承轴向游隙的高精度测量。

(7)本发明中，水平仪可用于测量外圈支撑台、内圈支撑台和轴承内表面的直线度和平面度，并用于设备安装位置的正确性及较小倾角的测量，可保证测量前测量设备的水平位置调整、测量过程中的水平状态显示。

(8)本发明中，控制模块内部设有PLC或MCU，可用于采集同步升降单元、压力传感器和位移传感器等部件的信息，并发出相应的控制信号，实现测量系统的闭环控制，控制模块将相应的驱动电机动作信息、压力信息和位移信息均展示在显示模块上，测试人员可直接通过显示模块获取当前的测量状态，并获取最终的轴承轴向游隙值。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例中一种轴承轴向游隙测量设备的局部结构示意图；

图2是本申请实施例中一种轴承轴向游隙测量设备上放置轴承的示意图；

图3是本申请实施例图2中的C-C截面视图(未示意剖面线)；

图4是本申请实施例中一种轴承轴向游隙测量方法的原理示意图；

其中，1、外圈支撑单元，1.1、外圈支撑台，1.2、调整手柄，2、内圈支撑单元，2.1、内圈支撑台，3、同步升降单元，3.1、驱动电机，3.2、升降机构，4、滑动机构，4.1、定心滑轨，5、压力传感器，6、控制模块，7、检测元件，7.1、位移传感器，7.2、水平仪，8、显示模块，9、轴承，9.1、外圈，9.2、内圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例：

参见图1至图4，一种轴承轴向游隙测量设备及方法，本实施例应用于掘进机主轴承的轴向游隙测量。

一种轴承轴向游隙测量设备，包括外圈支撑单元1、内圈支撑单元2、同步升降单元3和滑动机构4，如图1所示；所述外圈支撑单元1包括多个用于对轴承9的外圈9.1进行支撑的外圈支撑台1.1，所述内圈支撑单元2包括多个用于对轴承9的内圈9.2进行支撑的内圈支撑台2.1，如图2所示；所述同步升降单元3设置于所述内圈支撑单元2上，用于实现轴承9的内圈9.2和外圈9.1在轴向上的相对运动，从而实现轴承轴向游隙AB的测量，如图3所示；多个所述滑动机构4分别与所述外圈支撑台1.1和内圈支撑台2.1活动连接，用于实现所述外圈支撑台1.1和内圈支撑台2.1沿轴承径向滑动，实现外圈支撑台1.1和内圈支撑台2.1之间的间距调节，从而可以适用于不同直径规格的主轴承的游隙测量，本申请中的轴承轴向游隙测量设备，可用于轴承外径小于Φ10m的大直径掘进机主轴承的轴向游隙测量。

所述滑动机构4包括定心滑轨4.1，多个滑动机构4的定心滑轨4.1沿轴承周向呈发散状均匀布置，每个所述定心滑轨4.1上均滑动设置有外圈支撑台1.1和内圈支撑台2.1，可实现对轴承9的均匀支撑；本实施例中，共设有3个滑动机构4，3个滑动机构4上一一对应设有3个外圈支撑台1.1和3个内圈支撑台2.1，可实现对轴承9的外圈9.1和内圈9.2的均匀支撑作用；定心滑轨4.1的长度可通过其需满足的调节范围来确定，本实施例中，定心滑轨4.1的长度为6m。内圈支撑台2.1和外圈支撑台1.1上可设置手动调整装置来实现内圈支撑台2.1或外圈支撑台1.1在定心滑轨4.1上的移动，如图1所示，外圈支撑台1.1上设有调整手柄1.2，通过转动调整手柄1.2可实现外圈支撑台1.1在定心滑轨4.1上的移动。

所述同步升降单元3包括驱动电机3.1和多个升降机构3.2，多个升降机构3.2并联设置于驱动电机3.1的输入端和输出端，便于驱动电机3.1向多个升降机构3.2发出同步控制信号，在测量过程中实现多个升降机构3.2的同步升降；本实施例中，共设有三个升降机构3.2(即升降机构一、升降机构二和升降机构三)，三个升降机构3.2之间为并联设置，如图4所示。

多个升降机构3.2一一对应设置于多个内圈支撑台2.1上，用于实现对内圈9.2的顶升作用，从而实现内圈9.2从轴向的一个极限位置运动至另一个极限位置，从而实现轴向游隙的测量。本实施例中，升降机构3.2嵌入内圈支撑台2.1设置，可减少升降机构3.2的空间占用率(尤其是在竖直方向，给升降机构3.2提供了更多的顶推空间)。

一种轴承轴向游隙测量设备还包括压力传感器5和控制模块6；所述升降机构3.2为自锁式液压缸，每个所述升降机构3.2顶部均设有压力传感器5，用于检测单个升降机构3.2对内圈9.2提供的支撑力，所述压力传感器5和驱动电机3.1均与控制模块6连接，通过将压力传感器5采集的压力信号传递至控制模块6，内圈9.2顶升至向上的极限位置时，会由于与其他零部件之间的连接，而对升降机构3.2施加更大的压力，即此时压力传感器5采集的压力数值会发生突变，控制模块6将根据突变的压力值控制驱动电机3.1，停止升降机构3.2继续顶升，并实现自锁，可以实现智能化测量，避免通过人眼观察内圈9.2是否已顶升至极限位置而产生误差。

每个升降机构3.2均对应设置有液压阀和液压油泵，所述液压阀和液压油泵均与所述控制模块6连接，便于实现对升降机构3.2的液压油路实现通断控制，从而实现对升降机构3.2的动作控制。

一种轴承轴向游隙测量设备还包括与控制模块6连接的检测元件7，所述检测元件7包括位移传感器7.1，所述位移传感器7.1可设置于外圈9.1、内圈9.2或升降机构3.2上，用于检测轴承轴向游隙；本实施例中，位移传感器7.1为滑块式位移传感器，该传感器的主体设于内圈支撑台2.1上，该传感器的滑块设置于升降机构3.2的上表面，通过测量升降机构3.2在测量过程中的位移实现轴承轴向游隙的高精度测量。

所述检测元件7还包括水平仪7.2，可用于测量外圈支撑台1.1、内圈支撑台2.1和轴承9内表面的直线度和平面度，并用于设备安装位置的正确性及较小倾角的测量。本实施例中，水平仪采用光学合像水平仪，可保证测量前测量设备的水平位置调整、测量过程中的水平状态显示。

一种轴承轴向游隙测量设备还包括与所述控制模块6连接的显示模块8，用于展示测量过程中的信息。参见图4，控制模块6内部可设置PLC(可编程逻辑控制器)来实现各个传感器信息的采集及处理，也可通过设置MCU(微控制单元)来实现各个传感器信息的采集及处理。本实施例中，控制模块6内部设有3个MCU，其中第一个MCU为驱动电机控制器，用于采集和发送同步升降单元3的动作信号；第二个MCU为压力信号控制器，用于采集压力传感器5的压力数值信号并进行处理；第三个MCU为位移信号控制器，用于采集位移传感器7.1的位移信息，并通过控制模块6进行处理。控制模块6将相应的驱动电机动作信息、压力信息和位移信息均展示在显示模块8上，测试人员可直接通过显示模块8获取当前的测量状态，并获取最终的轴承轴向游隙值。

一种轴承轴向游隙测量方法，采用了上述的轴承轴向游隙测量设备，包括以下步骤：

步骤A：在放置轴承9前，调节外圈支撑台1.1和内圈支撑台2.1在滑动机构4上的位置，使外圈支撑台1.1和内圈支撑台2.1均沿轴承9周向均匀布置；通过水平仪7.2检测所有外圈支撑台1.1的顶面是否处于同一水平面；通过水平仪7.2检测所有内圈支撑台2.1上的升降机构3.2的顶面是否处于同一水平面；

具体可通过以下方法进行检测，将所有外圈支撑台1.1调节到位后，在外圈支撑台1.1顶部放置一块通过平面度检测的平整钢板，将水平仪7.2放置在钢板上，确认所有外圈支撑台1.1的顶面是否处于同一水平面，若不是，则在外圈支撑台1.1上设置垫板，直至所有外圈支撑台1.1的顶面处于同一水平面。升降机构3.2的顶面的调节方法类似，此处不再赘述。

将待测轴承9的外圈9.1水平放置在外圈支撑单元1的外圈支撑台1.1上，使轴承的内圈9.2向下垂悬(即使内圈9.2处于第一个轴向极限位置)；放置轴承后，将水平仪7.2分别放置在外圈9.1的上表面和内圈9.2的上表面，通过水平仪7.2检测轴承9的外圈9.1和内圈9.2是否处于水平状态。

步骤B：调节同步升降单元3中升降机构3.2的初始位置，使升降机构3.2顶部与轴承9的内圈9.2的下表面接触，当检测到升降机构3.2顶部压力传感器5的数值由零发生变化时，通过控制模块6控制驱动电机3.1，停止升降机构3.2动作；

步骤C：对压力传感器5和位移传感器7.1进行调零操作；开启同步升降单元3，升降机构3.2对轴承9的内圈9.2进行匀速顶升，当压力传感器5检测到的压力数值在设定阈值以上时，升降机构3.2停止顶升，获取位移传感器7.1测得的轴承轴向游隙，并在显示模块8上进行展示。

设定阈值X通过表达式1)确定：

X＝M/n 1)；

其中，M为轴承9的总质量(包括轴承9的外圈9.1、内圈9.2及其他零部件的质量)，n为升降机构3.2的总数量，本实施例中，n＝3。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴承轴向游隙测量设备，其特征在于，包括外圈支撑单元(1)、内圈支撑单元(2)、同步升降单元(3)和滑动机构(4)；所述外圈支撑单元(1)包括多个用于对轴承外圈进行支撑的外圈支撑台(1.1)，所述内圈支撑单元(2)包括多个用于对轴承内圈进行支撑的内圈支撑台(2.1)；所述同步升降单元(3)设置于所述内圈支撑单元(2)上，用于实现轴承的内圈和外圈在轴向上的相对运动；多个所述滑动机构(4)分别与所述外圈支撑台(1.1)和内圈支撑台(2.1)活动连接，用于实现所述外圈支撑台(1.1)和内圈支撑台(2.1)沿轴承径向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种轴承轴向游隙测量设备，其特征在于，所述同步升降单元(3)包括驱动电机(3.1)和多个升降机构(3.2)，多个升降机构(3.2)并联设置于驱动电机(3.1)的输入端和输出端；

多个升降机构(3.2)一一对应设置于多个内圈支撑台(2.1)上。

3.根据权利要求2所述的一种轴承轴向游隙测量设备，其特征在于，还包括压力传感器(5)和控制模块(6)；所述升降机构(3.2)为自锁式液压缸，每个所述升降机构(3.2)顶部均设有压力传感器(5)，所述压力传感器(5)和驱动电机(3.1)均与控制模块(6)连接。

4.根据权利要求3所述的一种轴承轴向游隙测量设备，其特征在于，每个升降机构(3.2)均对应设置有液压阀和液压油泵，所述液压阀和液压油泵均与所述控制模块(6)连接。

5.根据权利要求3或4所述的一种轴承轴向游隙测量设备，其特征在于，还包括与控制模块(6)连接的检测元件(7)，所述检测元件(7)包括位移传感器(7.1)，所述位移传感器(7.1)用于检测轴承轴向游隙；

所述检测元件(7)还包括水平仪(7.2)。

6.根据权利要求5所述的一种轴承轴向游隙测量设备，其特征在于，还包括与所述控制模块(6)连接的显示模块(8)。

7.根据权利要求6所述的一种轴承轴向游隙测量设备，其特征在于，所述滑动机构(4)包括定心滑轨(4.1)，多个滑动机构(4)的定心滑轨(4.1)沿轴承周向呈发散状均匀布置，每个所述定心滑轨(4.1)上均滑动设置有外圈支撑台(1.1)和内圈支撑台(2.1)。

8.一种轴承轴向游隙测量方法，采用了如权利要求5至7任意一项所述的一种轴承轴向游隙测量设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：调节外圈支撑台(1.1)和内圈支撑台(2.1)在滑动机构(4)上的位置，使外圈支撑台(1.1)和内圈支撑台(2.1)均沿轴承周向均匀布置；将待测轴承的外圈放置在外圈支撑单元(1)的外圈支撑台(1.1)上，使轴承的内圈向下垂悬；

步骤B：调节同步升降单元(3)中升降机构(3.2)的初始位置，使升降机构(3.2)顶部与轴承内圈的下表面接触，当检测到升降机构(3.2)顶部压力传感器(5)的数值由零发生变化时，停止升降机构(3.2)动作；

步骤C：对压力传感器(5)和位移传感器(7.1)进行调零操作；开启同步升降单元(3)，升降机构(3.2)对轴承的内圈进行顶升，当压力传感器(5)检测到的压力数值在设定阈值以上时，升降机构(3.2)停止顶升，获取位移传感器(7.1)测得的轴承轴向游隙。

9.根据权利要求8所述的一种轴承轴向游隙测量方法，其特征在于，所述步骤A还包括：在放置轴承前，通过水平仪(7.2)检测所有外圈支撑台(1.1)的顶面是否处于同一水平面；通过水平仪(7.2)检测所有内圈支撑台(2.1)上的升降机构(3.2)的顶面是否处于同一水平面；

放置轴承后，通过水平仪(7.2)检测轴承的外圈和内圈是否处于水平状态。

10.根据权利要求8所述的一种轴承轴向游隙测量方法，其特征在于，所述步骤C中，通过升降机构(3.2)顶推轴承的内圈匀速上升，设定阈值X通过表达式1)确定：

X＝M/n 1)；

其中，M为轴承的总质量，n为升降机构(3.2)的总数量。

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