王慶凱

（蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院理工學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

1 滾動(dòng)軸承徑向游隙簡(jiǎn)介

滾動(dòng)軸承作為礦山機(jī)械及重工業(yè)裝備中必不可少的基礎(chǔ)組成部件，礦山工程是其應(yīng)用范圍最多的領(lǐng)域之一。約30%的礦山機(jī)械故障都是由于滾動(dòng)軸承損壞而引發(fā)的，為了進(jìn)一步降低故障頻率，礦山機(jī)械對(duì)滾動(dòng)軸承提出了更加嚴(yán)苛的要求。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，游隙作為滾動(dòng)軸承的重要參數(shù)，為確保滾動(dòng)軸承性能的可靠性，就必須保證游隙能夠達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)，安裝滾動(dòng)軸承之前，內(nèi)圈與軸之間如果沒(méi)有游隙亦或游隙不在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值范圍內(nèi)，外圈與軸承座及內(nèi)圈與軸之間的過(guò)盈配合則會(huì)出現(xiàn)負(fù)游隙的產(chǎn)生，軸承旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，滾動(dòng)器件件受熱膨脹后亦會(huì)縮減游隙間距，在該工況下軸承內(nèi)部元件會(huì)受較高的額外負(fù)荷，同時(shí)隨摩擦力的增大軸承會(huì)產(chǎn)生高溫，若不注意日常維護(hù)、保養(yǎng)，軸承必然會(huì)過(guò)早出現(xiàn)咬沾、損壞等問(wèn)題，游隙過(guò)大則會(huì)在軸承旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生額外的噪音及振動(dòng)，進(jìn)而會(huì)致使軸承內(nèi)部負(fù)荷嚴(yán)重不勻而提早損壞。本文在國(guó)家有載荷測(cè)量方法的原理基礎(chǔ)上基本，設(shè)計(jì)了一種精度高、操作方法簡(jiǎn)便且更容易廣泛應(yīng)用范圍的滾動(dòng)軸承徑向游隙測(cè)量裝置。通過(guò)對(duì)不同游隙類別的滾動(dòng)軸承的徑向游隙數(shù)值發(fā)現(xiàn)測(cè)量值與制造商提供的軸承游隙數(shù)值范圍的對(duì)應(yīng)表基本一致，已達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)，這則驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承徑向游隙裝置的可靠性、合理性以及測(cè)量值的準(zhǔn)確性。

（1）軸承游隙。軸承游隙指的是軸承內(nèi)圈及外圈的相對(duì)位移量，此位移量即徑向游隙，而軸向位移量則被稱之為軸向游隙。若要調(diào)整軸承的軸向游隙，則可選用合適的軸向配置調(diào)整軸向游隙，所以，調(diào)整軸承游隙時(shí)，僅需校核軸承的徑向游隙值。GB/T4604《滾動(dòng)軸承的徑向游隙》指出，滾動(dòng)軸承的徑向游隙是基于軸承的結(jié)構(gòu)類型，規(guī)定了各種不同組別的游隙值，基本游隙組可滿足不同場(chǎng)合的軸承的使用要求，但并非適用于所有情況。

滾動(dòng)軸承徑向游隙的概念是指在軸承單個(gè)套圈固定的情況下，另一個(gè)套圈沿垂直于軸承軸線的方向從一個(gè)極限位置旋轉(zhuǎn)至另一個(gè)極限位置所出現(xiàn)的位移數(shù)值量。軸承游隙的位移量對(duì)軸承的旋轉(zhuǎn)精度及其動(dòng)態(tài)性能以及承載能力均有著較大影響，所以，選擇軸承時(shí)，就需根據(jù)其使用范圍、使用條件，科學(xué)控制游隙值，若游隙過(guò)大，裝備就會(huì)大幅振動(dòng)而產(chǎn)生較大噪音，若游隙過(guò)小，滾動(dòng)軸承急劇升溫，滾動(dòng)元件就易出現(xiàn)咬沾、損壞等問(wèn)題。

（2）軸承徑向游隙的選用原則。當(dāng)軸承的工作游隙為較小負(fù)值時(shí)，軸承使用年限越長(zhǎng)，但隨著游隙位移量的減小，軸承的使用年限就會(huì)隨之縮減。裝備運(yùn)行過(guò)程中，因受各方面因素的影響，若要確保軸承在極小負(fù)值游隙極其困難，因此，軸承旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，必須保證其游隙稍大于0，但在企業(yè)對(duì)軸系的對(duì)中性及噪聲音量大小提出嚴(yán)格要求時(shí)，就需選用相對(duì)小的游隙組，但在軸系振動(dòng)較大或者撓曲度過(guò)大時(shí)，就需選用較大游隙組。

2 傳統(tǒng)測(cè)量方法

測(cè)量滾動(dòng)軸承的徑向游隙時(shí)，在外圈固定不動(dòng)的情況下，就需移動(dòng)內(nèi)圈的測(cè)量位移量，傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承徑向游隙測(cè)量多選用的是塞尺法。

2.1 塞尺使用方法及注意事項(xiàng)

（1）塞尺。塞尺又被稱之為厚薄規(guī)，其是由一組重疊且松鉚的不同厚度的薄鋼片組成，且每片都刻有自身的厚度值，若要檢測(cè)被測(cè)尺寸是否達(dá)到要求精度，即可使用通止法，也可通過(guò)塞尺與被測(cè)軸承表面配合的松緊程度判斷其尺寸。

（2）使用方法。①測(cè)量之前需使用干凈的布擦拭塞尺及測(cè)量表面。②測(cè)量滾動(dòng)軸承徑向游隙時(shí)，選擇合適厚度的塞尺，然后將其插入待測(cè)間隙中，一邊調(diào)整位置一邊拉動(dòng)塞尺，拉動(dòng)過(guò)程中，若阻力過(guò)大，則表明游隙值小于塞尺上標(biāo)注的數(shù)值，若阻力過(guò)小，則表明游隙值大于塞尺上標(biāo)注的數(shù)值，直至感覺(jué)到有輕微阻力時(shí)，方可擰緊螺母，此時(shí)塞尺所標(biāo)注的數(shù)值則表示測(cè)量游隙值。③當(dāng)塞尺的厚度無(wú)法滿足測(cè)量要求時(shí)，可同時(shí)將3～4片薄鋼片組合于一起進(jìn)行測(cè)量，若薄鋼片的數(shù)量超過(guò)3片，就需加修正值，通常情況下，每增加一個(gè)薄鋼片修正值就需加0.01。

2.2 具體的測(cè)量步驟

①測(cè)量之前，需先清潔塞尺及軸承的測(cè)量面，直至滾動(dòng)軸承上油質(zhì)、防銹劑被清理干凈為止，才可進(jìn)行測(cè)量，以防殘留污漬影響測(cè)量值。②測(cè)量過(guò)程中，需使用塞尺檢查滾動(dòng)軸承的最大載荷位置，以確保滾動(dòng)元件與外圈（內(nèi)圈）之間的游隙角度可達(dá)180°，若塞尺無(wú)法塞進(jìn)被測(cè)面，就需選用更薄的塞尺，若塞尺可輕松塞入被測(cè)面，則需選擇鋼片較厚的塞尺。③重復(fù)步驟②，直至選出最佳的可塞入和不可塞入兩個(gè)尺寸，測(cè)量的游隙位移量則在兩片塞尺的厚度值之間，此時(shí)，測(cè)量結(jié)果則可選用這兩個(gè)塞尺厚度的平均值。④多做幾組實(shí)驗(yàn)，取測(cè)量結(jié)果的平均值作為最終測(cè)量結(jié)果。

3 滾動(dòng)軸承徑向游隙測(cè)量原理

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的滾動(dòng)軸承徑向游隙測(cè)量主要有專用的儀器測(cè)量和簡(jiǎn)易測(cè)量2中方法，其中專用量?jī)x測(cè)量法又分為空載儀器測(cè)量法及載荷儀器測(cè)量法等2種方法。無(wú)載荷儀器測(cè)量法要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，操作難度大且測(cè)量結(jié)果誤差較大，為確保測(cè)量精度，本文選用的是有載荷儀器測(cè)量法的基本原理。

4 測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)

圖1 測(cè)量滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)示意圖

本文測(cè)量滾動(dòng)軸承的外圈外位移量時(shí)選用的則是非接觸電渦流位移振動(dòng)傳感器，此過(guò)程中，渦流傳感器需提供直流穩(wěn)壓電源供電，使用電壓表測(cè)量傳感器的輸出電壓數(shù)值，支點(diǎn)位置在杠桿的中心位置時(shí)，強(qiáng)力磁鐵位于載荷2與杠桿支點(diǎn)的中心部位。具體測(cè)量步驟如下：①當(dāng)載荷1作用于杠桿時(shí)，載荷2不發(fā)揮作用的情況下，根據(jù)杠桿的作用原理，此時(shí)軸向外圈將會(huì)受到垂直方向載荷1兩倍的載荷，當(dāng)軸承外圈向上移動(dòng)時(shí)，就需記錄位移量；②在載荷1不發(fā)揮作用的情況下，當(dāng)載荷2作用于杠桿時(shí)，在桿桿作用及強(qiáng)力磁鐵的作用下，此時(shí)軸向外圈將會(huì)受到垂直方向載荷2兩倍的載荷，當(dāng)軸承外圈向下移動(dòng)時(shí)，就需記錄位移量；③將前后2次所測(cè)得的位移數(shù)值類加可計(jì)算出軸承的某一個(gè)位置的徑向游隙值將軸承外圈沿順時(shí)針?lè)较虼蟾呸D(zhuǎn)動(dòng)60°，重復(fù)1、2、3步測(cè)量滾動(dòng)軸承其他部位的徑向游隙值，對(duì)軸承外圈的其余6個(gè)部位進(jìn)行大致測(cè)量得出數(shù)值，計(jì)算其平均值則為滾動(dòng)軸承的徑向游隙值。

5 測(cè)量裝置實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

文中測(cè)量滾動(dòng)軸承徑向游隙選用的對(duì)象為某公司生產(chǎn)6204/C0與6204/C3兩種游隙組別的深溝球軸承，6204深溝球軸承的基本參數(shù)如表1所示。

表1 6204深溝球軸承的基本參數(shù)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需分2次裝配每一個(gè)軸承，裝配軸承的過(guò)程中，需選用每一個(gè)軸承外圈上分布均勻的6個(gè)點(diǎn)位測(cè)量其游隙值，因?yàn)楸疚倪x用的是有載荷儀器測(cè)量法，當(dāng)測(cè)量載荷達(dá)到40N時(shí)，此軸承的游隙值則會(huì)增加5μm，測(cè)試值減去載荷作用下游隙的增加量方可計(jì)算出軸承游隙的實(shí)際值。表2將詳細(xì)列示第1次、第2次以及2次裝配游隙測(cè)量均值差及均值、2次裝配游隙測(cè)量誤差占均值比例、減去載荷下游隙測(cè)量增加量后的游隙值。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所有被測(cè)軸承的徑向游隙測(cè)量值均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，這則表明設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置具有較高可靠性且設(shè)計(jì)合理。

表2 軸承游隙測(cè)試結(jié)果

6 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的有載荷測(cè)量方法的基本原理，設(shè)計(jì)了一種新型的滾動(dòng)軸承徑向游游隙測(cè)量裝置，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)比對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中上述兩個(gè)組別6204深溝球滾動(dòng)軸承的游隙值與徑向游隙測(cè)量值發(fā)現(xiàn)，徑向游隙測(cè)量值均可達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，這則表明所設(shè)計(jì)的滾動(dòng)軸承徑向游隙測(cè)量裝置相對(duì)較為合理，可靠度高。加之本文所設(shè)計(jì)的滾動(dòng)軸承徑向游隙測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便且滾動(dòng)軸承的測(cè)試范圍較大，可在特定精度范圍內(nèi)快速測(cè)量滾動(dòng)軸承的徑向游隙，這則可大幅提升測(cè)量精度，確保測(cè)量數(shù)值的可靠性。