CN117340561A - 一种滚动轴承装配的调相方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滚动轴承装配的调相方法，其包括依次测量轴承内圈、轴承外圈、主轴和轴承座的圆度，并且通过依次对获得的测量数据进行拟合得到轴承内圈、轴承外圈、主轴和轴承座的仿真圆，对比轴承内圈的仿真圆与主轴的仿真圆，获得第一相位；分析随着第一相位的数据的变化，轴承滚动体与轴承内圈之间的轴承接触载荷的变化，进而确定最佳的第一相位的数值；对比轴承外圈的仿真圆与轴承座的仿真圆，获得第二相位；分析随着第二相位的数据的变化，轴承滚动体与轴承外圈之间的轴承接触载荷的变化，进而确定最佳的第二相位的数值；根据最佳第一相位和最佳第二相位的数据，对轴承进行装配，本发明具有降低轴承接触载荷的分布不均匀和轴承系统的振动的优点。

Description

一种滚动轴承装配的调相方法

技术领域

本发明涉及轴承装配领域，具体而言，涉及一种滚动轴承装配的调相方法。

背景技术

滚动轴承一般由内圈、外圈、保持架、滚动体组成，是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间。而轴承的装配是机械设备生产的重要环节，其装配质量直接影响到设备的转动精度和稳定性，甚至可能导致设备故障和事故。

现有技术中轴承的装配，如中国专利CN110103004B公开了一种轴承装配装置及方法，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。上述的轴承装配装置及方法是通过采用轴承装配装置对轴承进行装配，进而降低轴承装配质量风险，然而滚动轴承在加工过程中有可能会因为轴承在加工过程中受到了不均匀的力或加工件的加工精度不够高等而导致呈现轴承椭圆形，进而导致轴承的装配精度下降，轴承的接触载荷分布不均匀，从而降低轴承系统的振动和稳定性。

发明内容

基于此，为了解决轴承的装配精度下降，轴承的接触载荷分布不均匀，从而降低轴承系统的振动和稳定性的问题，本发明提供了一种滚动轴承装配的调相方法，其具体技术方案如下:

一种滚动轴承装配的调相方法，包括以下步骤：

S1、依次测量轴承内圈、轴承外圈、主轴和轴承座的圆度，并且依次对获得的测量数据进行拟合，得到轴承内圈、轴承外圈、主轴和轴承座的仿真圆；

S2、对比轴承内圈的仿真圆与主轴的仿真圆，获得第一相位；

S3、测试滚动轴承的多个轴承滚动体在不同第一相位下，轴承滚动体与轴承内圈之间的轴承接触载荷的变化，绘制不同第一相位下的轴承滚动体-轴承接触载荷的关系曲线，以轴承接触载荷变化最稳定所对应的第一相位为最佳的第一相位的数值；

S4、对比轴承外圈的仿真圆与轴承座的仿真圆，获得第二相位；

S5、测试滚动轴承的多个轴承滚动体在不同第二相位下，轴承滚动体与轴承外圈之间的轴承接触载荷的变化，绘制不同第二相位下的轴承滚动体-轴承接触载荷的关系曲线，以轴承接触载荷变化最稳定所对应的第二相位为最佳的第二相位的数值；

S6、根据S3和S5所获得的最佳第一相位和最佳第二相位的数据，对轴承进行装配。

上述滚动轴承装配的调相方法，通过检测轴承内圈、轴承外圈、主轴和轴承座的圆度，而后拟合形成相应的仿真圆，进而通过轴承内圈的仿真圆和主轴的仿真圆分析比较得出轴承内圈与主轴安装时的最佳的第一相位，同理通过获得轴承外圈的仿真圆和轴承座的仿真圆分析比较得出轴承外圈与轴承座安装时的最佳的第二相位，轴承的装配遵循最佳的第一相位和第二相位进行，从而降低轴承接触载荷的分布不均匀和轴承系统的振动，进而提高设备的安全性和使用寿命。

进一步地，所述测量数据包括圆度图和跳动量；

所述跳动量的最高点为拟合得到的仿真圆的长轴。

进一步地，所述S1步骤中，所述轴承内圈的测量包括以下步骤：

S111、固定所述轴承外圈；

S112、将传感器固定于轴承内圈，通过施压组件给轴承内圈施加一个轴向载荷；

S113、旋转轴承内圈，通过所述传感器检测获得所述测量数据。

进一步地，所述S1步骤中，所述轴承外圈的测量包括以下步骤：

S121、固定所述轴承内圈；

S122、将传感器固定于轴承外圈，通过施压组件给轴承外圈施加一个轴向载荷；

S123、旋转轴承外圈，通过所述传感器检测获得所述测量数据。

进一步地，所述S1步骤中，所述主轴的测量包括以下步骤：

S131、将主轴的两端分别架设于相对设置的两个第三安装支座；

S132、将传感器固定于主轴与轴承内圈相互配合的位置；

S133、旋转主轴，通过所述传感器检测获得所述测量数据。

进一步地，所述S1步骤中，所述轴承座的测量包括以下步骤：

S141、将轴承座固定于旋转台，所述轴承座的中心与旋转台的中心相对齐；

S142、将传感器固定于轴承座与轴承外圈相互配合的位置；

S143、所述旋转台转动带动所述轴承座，所述传感器检测获得所述测量数据。

进一步地，所述S2步骤中，所述第一相位为所述轴承内圈的仿真圆的长轴与所述主轴的仿真圆的长轴之间的夹角；

所述S4步骤中，所述第二相位为所述轴承外圈的仿真圆的长轴与所述轴承座的仿真圆的长轴之间的夹角。

进一步地，所述S3步骤中，所述最佳的第一相位为0°；

所述S5步骤中，所述最佳的第二相位为0°。

进一步地，所述S6步骤中，轴承的装配过程包括以下步骤：

S61、将所述轴承套设于所述主轴，使所述第一相位为0°；

S62、安装所述轴承座和所述轴承，使所述第二相位为0°。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明一实施例所述的滚动轴承装配的调相方法的方法流程图；

图2是本发明一实施例所述的滚动轴承装配的调相方法的轴承内圈的圆度检测的结构示意图；

图3是本发明一实施例所述的滚动轴承装配的调相方法的轴承外圈的圆度检测的结构示意图；

图4是本发明一实施例所述的滚动轴承装配的调相方法的主轴的圆度检测的结构示意图；

图5是本发明一实施例所述的滚动轴承装配的调相方法的轴承座的圆度检测的结构示意图；

图6是本发明一实施例所述的滚动轴承装配的调相方法的第一相位或者第二相位的相位图；

图7是本发明一实施例所述的滚动轴承装配的调相方法的不同第一相位下轴承滚动体与轴承内圈的接触载荷变化图；

图8是本发明一实施例所述的滚动轴承装配的调相方法的不同第二相位下轴承滚动体与轴承外圈的接触载荷变化图。

附图标记说明：

1-轴承内圈，11-第二安装支座；2-轴承外圈，21-第一安装支座；3-主轴，31-第三安装支座；4-轴承座，41-旋转台；5-轴承滚动体；6-传感器。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1-8所示，本发明一实施例中的一种滚动轴承装配的调相方法，包括以下步骤：

S1、依次测量轴承内圈1、轴承外圈2、主轴3和轴承座4的圆度，并且依次对获得的测量数据进行拟合，得到轴承内圈1、轴承外圈2、主轴3和轴承座4的仿真圆；

S2、对比轴承内圈1的仿真圆与主轴3的仿真圆，获得第一相位；

S3、测试滚动轴承的多个轴承滚动体在不同第一相位下，轴承滚动体与轴承内圈之间的轴承接触载荷的变化，绘制不同第一相位下的轴承滚动体-轴承接触载荷的关系曲线，以轴承接触载荷变化最稳定所对应的第一相位为最佳的第一相位的数值；

S4、对比轴承外圈2的仿真圆与轴承座4的仿真圆，获得第二相位；

S5、测试滚动轴承的多个轴承滚动体在不同第二相位下，轴承滚动体与轴承外圈之间的轴承接触载荷的变化，绘制不同第二相位下的轴承滚动体-轴承接触载荷的关系曲线，以轴承接触载荷变化最稳定所对应的第二相位为最佳的第二相位的数值；

S6、根据S3和S5所获得的最佳第一相位和最佳第二相位的数据，对轴承进行装配。

上述滚动轴承装配的调相方法，滚动轴承包括轴承内圈1、轴承外圈2、轴承滚动体5，多个轴承滚动体5均匀分布于轴承内圈1与轴承外圈2之间，在轴承装配的过程中，还通常包括主轴3和轴承座4，滚动轴承套设于主轴3，用于减少主轴3旋转过程中的摩擦和磨损，滚动轴承安装于轴承座4，轴承座4对滚动轴承起到支撑作用。轴承滚动体5的轴承接触载荷越低，则主轴3的旋转精度和稳定性越高，因此本发明中通过检测轴承内圈1、轴承外圈2、主轴3和轴承座4的圆度，而后拟合形成相应的仿真圆，进而通过轴承内圈1的仿真圆和主轴3的仿真圆分析比较得出轴承内圈1与主轴3安装时的最佳的第一相位，同理通过获得轴承外圈2的仿真圆和轴承座4的仿真圆分析比较得出轴承外圈2与轴承座4安装时的最佳的第二相位，轴承的装配遵循最佳的第一相位和第二相位进行，从而降低轴承接触载荷的分布不均匀和轴承系统的振动，进而提高设备的安全性和使用寿命。

在其中一个实施例中，测量数据包括圆度图和跳动量；跳动量的最高点为拟合得到的仿真圆的长轴。

具体的，测量轴承内圈1的圆度，获得轴承内圈1的圆度图以及其跳动量，此后以跳动量的最高点为基础，通过数据拟合获得与轴承内圈1相适配的仿真圆，值得说明的是，轴承内圈1的跳动量的最高点为拟合得到的轴承内圈1的仿真圆的长轴。同理，轴承外圈2、轴承座4和主轴3拟合形成仿真圆的方法与轴承内圈1拟合形成的方法相一致。

在其中一个实施例中，S1步骤中，轴承内圈1的测量包括以下步骤：

S111、固定轴承外圈2；

S112、将传感器6固定于轴承内圈1，通过施压组件给轴承内圈1施加一个轴向载荷；

S113、旋转轴承内圈1，通过传感器6检测获得测量数据。

具体的，如图2所示，轴承内圈1的测量设有第一安装支座21，第一安装支座21的形状为圆环柱体，圆环柱体的内侧壁的顶部设有与轴承外圈2相适配的第一安装槽，轴承外圈2卡接于第一安装槽，进而使得轴承外圈2保持不动，在测量轴承内圈1的圆度时，通过设置施压组件给轴承内圈1施加一个稳定的中心轴向载荷，而后旋转轴承内圈1，在转动过程中固定于轴承内圈1的传感器6检测得到轴承内圈1的圆度图以及跳动量，记载跳动量的最高点，而后通过数据拟合得到轴承内圈1的仿真圆。

在其中一个实施例中，S1步骤中，轴承外圈2的测量包括以下步骤：

S121、固定轴承内圈1；

S122、将传感器6固定于轴承外圈2，通过施压组件给轴承外圈2施加一个轴向载荷；

S123、旋转轴承外圈2，通过传感器6检测获得测量数据。

具体的，如图3所示，轴承外圈2的测量设有第二安装支座11，第二安装支座11的形状为圆柱体，圆柱体的顶部设有与轴承内圈1相适配的第二安装槽，轴承内圈1卡接于第二安装槽，进而使得轴承内圈1保持不动，在测量轴承外圈2的圆度时，通过设置施压组件给轴承外圈2施加一个稳定的中心轴向载荷，而后旋转轴承外圈2，在转动过程中固定于轴承外圈2的传感器6检测得到轴承外圈2的圆度图以及跳动量，记载跳动量的最高点，而后通过数据拟合得到轴承外圈2的仿真圆。

在其中一个实施例中，S1步骤中，主轴3的测量包括以下步骤：

S131、将主轴3的两端分别架设于相对设置的两个第三安装支座31；

S132、将传感器6固定于主轴3与轴承内圈1相互配合的位置；

S133、旋转主轴3，通过传感器6检测获得测量数据。

具体的，如图4所示，主轴3的测量设有第三安装支座31，两个第三安装支座31相对设置，且两个第三安装支座31的顶部均设有V形槽，主轴3的两端分别架设于V形槽，V形槽的设置便于对主轴3进行旋转。在测量主轴3的圆度时，旋转主轴3，在转动过程中主轴3与轴承内圈1配合处的传感器6检测得到主轴3的圆度图以及跳动量，记载跳动量的最高点，而后通过数据拟合得到主轴3的仿真圆。

在其中一个实施例中，S1步骤中，轴承座4的测量包括以下步骤：

S141、将轴承座4固定于旋转台41，轴承座4的中心与旋转台41的中心相对齐；

S142、将传感器6固定于轴承座4与轴承外圈2相互配合的位置；

S143、旋转台41转动带动轴承座4，通过传感器6检测获得测量数据。

具体的，如图5所示，轴承座4的测量设有旋转台41，旋转台41用于固定轴承座4，轴承座4随着旋转台41的转动而转动，而且轴承座4的旋转中心与旋转台41的旋转中心相对应，保证轴承座4转动的稳定性，在转动过程中轴承座4与轴承外圈2的配合处的传感器6检测得到轴承座4的圆度图以及跳动量，记载跳动量的最高点，而后通过数据拟合得到轴承座4的仿真圆。

在其中一个实施例中，S2步骤中，第一相位为轴承内圈1的仿真圆的长轴与主轴3的仿真圆的长轴之间的夹角；S4步骤中，第二相位为轴承外圈2的仿真圆的长轴与轴承座4的仿真圆的长轴之间的夹角。

具体的，如图6所示，第一相位的范围为0°-90°，当轴承内圈1的仿真圆的长轴与主轴3的仿真圆的长轴重合时，第一相位为0°，当轴承内圈1的仿真圆的长轴与主轴3的仿真圆的长度垂直时，第一相位为90°；同理，第二相位的范围为0°-90°，当轴承外圈2的仿真圆的长轴与轴承座4的仿真圆的长轴重合时，第二相位为0°当轴承外圈2的仿真圆的长轴与轴承座4的仿真圆的长度垂直时，第二相位为90°。

在其中一个实施例中，S3步骤中，最佳的第一相位为0°；S5步骤中，最佳的第二相位为0°。

首先对第一相位进行分析，获得在不同的第一相位下，不同的轴承滚动体5与轴承内圈1的轴承接触载荷的变化，具体的，控制在不同第一相位下，轴承外圈2与轴承座4的配合处的位置不变，即第二相位的大小不变，同时对轴承内的多个轴承滚动体5进行编号，检测不同的轴承滚动体5的接触载荷，如图7所示，通过多次实验研究比对得出，当第一相位为0°时，不同的轴承滚动体5的接触载荷整体而言是最小的，且不同的轴承滚动体5的接触载荷的波动较小，而随着相位的增加，不同的轴承滚动体5的接触载荷逐渐增大，当第一相位为90°时，不同的轴承滚动体5的接触载荷整体而言是最大的。因此，当第一相位为0°时，轴承滚动体5的接触载荷最小，轴承系统的振动最为稳定，而当第一相位为90°时，轴承滚动体5的接触载荷最大，轴承系统的振动的稳定性最低。

然后对第二相位进行分析，获得在不同的第二相位下，不同的轴承滚动体5与轴承外圈2的轴承接触载荷的变化，具体的，控制在不同第二相位下，轴承内圈1与主轴3的配合处的位置不变，即第一相位的大小不变，同时对轴承内的多个轴承滚动体5进行编号，检测不同的轴承滚动体5的接触载荷，如图8所示，通过多次实验研究比对得出，当第二相位为0°时，不同的轴承滚动体5的接触载荷整体而言是最小的，且不同的轴承滚动体5的接触载荷的波动较小，而随着相位的增加，不同的轴承滚动体5的接触载荷逐渐增大，当第二相位为90°时，不同的轴承滚动体5的接触载荷整体而言是最大的。因此，当第二相位为0°时，轴承滚动体5的接触载荷最小，轴承系统的振动最为稳定，而当第二相位为90°时，轴承滚动体5的接触载荷最大，轴承系统的振动的稳定性最低。

在其中一个实施例中，S6步骤中，轴承的装配过程包括以下步骤：

S61、将轴承套设于主轴3，使第一相位为0°；

S62、安装轴承座4和轴承，使第二相位为0°。

基于步骤S3和步骤S5中对第一相位和第二相位的数据的分析比较，得出第一相位和第二相位的最佳数值均为0°，即当第一相位和第二相位均为0°时，轴承接触载荷的最小且轴承系统的振动的稳定性最佳，因此轴承的装配过程中，首先安装对轴承内圈1和主轴3进行安装，即将轴承套设于主轴3，使第一相位为0°，而后安装轴承座4和轴承，使第二相位为0°。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、依次测量轴承内圈、轴承外圈、主轴和轴承座的圆度，并且依次对所获得的测量数据进行拟合，得到轴承内圈、轴承外圈、主轴和轴承座的仿真圆；

S2、对比轴承内圈的仿真圆与主轴的仿真圆，获得第一相位；

S3、测试滚动轴承的多个轴承滚动体在不同第一相位下，轴承滚动体与轴承内圈之间的轴承接触载荷的变化，绘制不同第一相位下的轴承滚动体-轴承接触载荷的关系曲线，以轴承接触载荷变化最稳定所对应的第一相位为最佳的第一相位的数值；

S4、对比轴承外圈的仿真圆与轴承座的仿真圆，获得第二相位；

S5、测试滚动轴承的多个轴承滚动体在不同第二相位下，轴承滚动体与轴承外圈之间的轴承接触载荷的变化，绘制不同第二相位下的轴承滚动体-轴承接触载荷的关系曲线，以轴承接触载荷变化最稳定所对应的第二相位为最佳的第二相位的数值；

S6、根据S3和S5所获得的最佳第一相位和最佳第二相位的数据，对轴承进行装配。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，所述测量数据包括圆度图和跳动量；

所述跳动量的最高点为拟合得到的仿真圆的长轴。

3.根据权利要求1所述的滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述轴承内圈的测量包括以下步骤：

S111、固定所述轴承外圈；

S112、将传感器固定于轴承内圈，通过施压组件给轴承内圈施加一个轴向载荷；

S113、旋转轴承内圈，通过所述传感器检测获得所述测量数据。

4.根据权利要求1所述的滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述轴承外圈的测量包括以下步骤：

S121、固定所述轴承内圈；

S122、将传感器固定于轴承外圈，通过施压组件给轴承外圈施加一个轴向载荷；

S123、旋转轴承外圈，通过所述传感器检测获得所述测量数据。

5.根据权利要求1所述的滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述主轴的测量包括以下步骤：

S131、将主轴的两端分别架设于相对设置的两个第三安装支座；

S132、将传感器固定于主轴与轴承内圈相互配合的位置；

S133、旋转主轴，通过所述传感器检测获得所述测量数据。

6.根据权利要求1所述的滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述轴承座的测量包括以下步骤：

S141、将轴承座固定于旋转台，所述轴承座的中心与旋转台的中心相对齐；

S142、将传感器固定于轴承座与轴承外圈相互配合的位置；

S143、所述旋转台转动带动所述轴承座，通过所述传感器检测获得所述测量数据。

7.根据权利要求1所述的滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述第一相位为所述轴承内圈的仿真圆的长轴与所述主轴的仿真圆的长轴之间的夹角；

所述S4步骤中，所述第二相位为所述轴承外圈的仿真圆的长轴与所述轴承座的仿真圆的长轴之间的夹角。

8.根据权利要求7所述的滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，所述S3步骤中，所述最佳的第一相位为0°；

所述S5步骤中，所述最佳的第二相位为0°。

9.根据权利要求8所述的滚动轴承装配的调相方法，其特征在于，所述S6步骤中，轴承的装配过程包括以下步骤：

S61、将所述轴承套设于所述主轴，使所述第一相位为0°；

S62、安装所述轴承座和所述轴承，使所述第二相位为0°。