调心球面滚子轴承径向游隙的测量

赵景周

（河南能化洛阳LYC轴承有限公司大型轴承事业部，河南洛阳471039）

调心球面滚子轴承径向游隙的测量

赵景周

（河南能化洛阳LYC轴承有限公司大型轴承事业部，河南洛阳471039）

近年来，调心球面滚子轴承的应用领域愈来愈广，但在使用过程中出现的问题也越来越多。为了推广普及调心球面滚子轴承的一些基本知识，针对调心球面滚子轴承在应用中的主要问题——径向游隙的检测进行了介绍。

调心球面滚子轴承；径向游隙；测量

0 引言

随着调心球面滚子轴承从原来的矿山、冶金行业逐步扩大到家电、公共服务（电梯、空调等）等行业的应用中，针对调心球面滚子轴承在使用过程中出现的问题及争议越来越多。为了推广、普及调心球面滚子轴承的应用，本文针对调心球面滚子轴承在应用中的主要问题——游隙的检测进行了探讨。

在调心球面滚子轴承的应用中，游隙是一个十分重要的参数，它关系到轴承的使用寿命和轴承的旋转精度。游隙的选取使用是非常理性化的问题，它不仅要考虑产品的使用工况，还要考虑相配件的公差参数，否则游隙选择不合理将直接影响到产品的应用。

1 理论分析

如图1所示，调心球面滚子轴承的游隙，理论上是外滚道凹面和内组件凸面间的间隙，实际上从调心滚子轴承的结构上看，轴承的径向游隙是在轴承滚子与内、外圈的接触线上出现，与轴承的中心平面存在一个α夹角。由于调心球面滚子轴承为双列结构，两列滚子的接触角是同时出现并且是相对的，因此轴承的径向游隙也呈两个方向，其间的夹角为2α。这样对于调心滚子轴承的径向游隙测量较为困难，因为无法从某个方向单独测量一列滚子与内、外圈之间的径向游隙，就只有简单的从径向同时测量两列滚子的综合径向游隙，但这样测量不够准确。同时，调心球面滚子轴承的球面外圈和内圈还有灵活的调心性能，这也给径向游隙的准确测量增加了困难。由此我们知道由于结构的特殊性，调心球面滚子轴承的径向游隙测量是近似的测量，且测量效率低、测量精度低。在一般的应用场合，游隙的测量精度对使用影响不大，但应用于特殊精密场合时，就需要严格精确地测量径向游隙。

图1 调心球面轴承的结构图

2 测量方法

现行的调心球面滚子轴承径向游隙的测量方法大致有4种：1）采用径向游隙仪测量；2）采用简易的平台推量；3）采用塞尺测量；4）测量轴向游隙间接控制径向游隙。

2.1 径向游隙仪测量法

径向游隙仪测量法只适用于外径小于150 mm的调心球面滚子轴承。测量时先让内组合件旋转，使内阻件处于一个正确的位置，然后再测量径向游隙。测量时，内、外圈应在一个铅平面内，测量载荷不能使滚动体和套圈之间产生变形。仪器的重复精度要符合有关标准。

2.2 简易平台推量法

简易平台推量法是在一平台上紧固内圈、推外圈的一种游隙测量方法。测量时，要使外圈紧贴平台，反复平移外圈，仪表显示的最大值即为径向游隙值。

2.3 塞尺测量法

塞尺测量法是调心球面滚子轴承游隙检测的主要方法。该方法操作简单，效率高。但由于采用的是极限量规法，不能确定游隙的确定值。在生产实际的应用中，常因测量人员的技能、测量人员的体质变化。因同一塞尺，力量大的人能抽过而力量小的人抽不过而产生测量误差。况且用塞尺测量法检测径向游隙的判定准则歧义较多，表现有：

1）用较大的一个塞尺试塞外圈与每列滚子之间的间隙，当有3个滚子处的间隙能通过塞尺，其余不能通过时，该塞尺厚度定为被测轴承的最大径向游隙；用较小的一个塞尺试塞外圈与每列滚子之间的间隙，当3个滚子处的间隙不能通过塞尺，其余能通过时，该塞尺厚度定为被测轴承的最小径向游隙［1］。

2）调心球面滚子轴承径向游隙的测量，一般是采用塞尺进行，塞尺的选用按照轴承的径向游隙的大小确定。以游隙的最大值和最小值各选一片塞尺，厚的等于产品的最大极限尺寸（不过端），薄的等于产品的最小极限尺寸（过端），用它们测量产品的径向游隙时，将塞片插入滚子与外滚道间转动套圈和滚子保持架组件一周，在连续3个滚子上能通过，而在其余滚子上不能通过的塞片厚度为轴承的最大径向游隙。在连续3个滚子上不能通过，而在其余滚子上能通过的塞片厚度为轴承的最小径向游隙［2］。

3）大型、特大型圆柱滚子轴承和调心球面滚子轴承径向游隙的检查。这些轴承的径向游隙允许使用塞尺检查，轴承的最大和最小游隙按下述方法确定：（1）最大径向游隙。用塞尺沿每列滚子和滚道圆周间隙测量时，在3个滚子上能通过，而在其余滚子上不能通过时的塞尺厚度为最大游隙。（2）最小径向游隙。用塞尺沿每列滚子和滚道圆周间隙测量时，在3个滚子上不能通过，而在其余滚子上能通过时的塞尺厚度为最小游隙。由于用塞尺测量检查径向游隙具有一定的误差。因此，所测得的最大和最小游隙，允许大于或小于规定极限数值的0.01 mm。而所测得的最大和最小游隙的算术平均值，即为该轴承的径向游隙［3］。

上述这些介绍是目前我国关于用塞尺测量球面滚子轴承径向游隙的一些相关规定。由这些规定我们知道，关于球面滚子轴承的径向游隙塞尺测量法的不同定义存在着略微的差异——即滚子的“三过”和“三不过”是连续还是非连续的规定。正常的应用中，我们通过理论分析认为，对于中、小型的球面滚子轴承宜采用非连续判定，而对于大型的球面滚子轴承宜采用连续判定为好。

2.4 测量轴向游隙间接控制径向游隙

球面滚子轴承的径向游隙也可以通过测量轴向游隙间接控制径向游隙。轴向游隙虽不能精确反映径向游隙但可以近似反映径向游隙。径向游隙和轴向游隙的关系式是：

式中，Ga为轴承的轴向游隙，Gr为轴承内圈在对角线上与外圈球面滚道之间的径向游隙，α为轴承的接触角，e值取决于轴承的接触角α（e=1.5tanα）。

测量外径小于150 mm的调心球面滚子轴承可采用X193、X194仪器进行测量。但在测量外径大于150 mm的调心球面滚子轴承时，需要用简易测量法进行（外径小于250 mm、大于150 mm的产品无法测量轴向游隙）。测量调心滚子轴承的轴向游隙虽然比较方便，但轴向游隙不能正确反映调心滚子轴承的内部间隙情况，调心滚子轴承的轴向游隙除与轴承的径向游隙有关外，还与轴承套圈的形状和位置误差有关。

由于国家标准径向游隙有最大、最小两个极限值，又因为轴承零件加工中的制造误差，故计算出的轴向游隙也有大小两个极限尺寸，在计算轴向游隙的最小值Gamin和最大值Gamax时，代入公式的Gr分别用Grmax和Grmin即可。

3 结论

为了对上述几种测量方法进行比较，我们用8个型号的产品做了对比实验，实验结果如表1。

表1 调心滚子轴承径向游隙实验测量值 mm

由表1可知，用测量轴向游隙的方法控制径向游隙存在一定的测量误差，原因是受零件的形状误差影响。而其它测量方法测出的值，它们之间变化不大。各种方法间的区别是测量范围、测量效率、劳动强度的区别。在调心球面滚子轴承径向游隙的测量方法中，塞尺测量法是最简单、效率最高、适用范围最广的一种方法，测量精度完全可以满足一般产品的测量应用。游隙仪法是精度比较高的一种测量方法，适用于高精度的产品。

［1］ 陈龙.滚动轴承应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［2］ 中国轴协职工教育委员会.装配制造技术［M］.北京：机械工业出版社，2003.

［3］ 中国轴协职工教育委员会.滚动轴承检测技术［M］.北京：机械工业出版社，2003.

（编辑：明 涛）

TH 133.33

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1002－2333（2014）04－0195－02

赵景周（1966—），男，工程师，从事轴承检测、工艺、研究工作。

2014-02-21