調(diào)心球軸承的裝配.doc

調(diào)心球軸承的裝配調(diào)心球軸承外滾道面呈與軸承中心點一致的球面，軸承具有調(diào)心性能，名稱由此而來。軸承旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)圈、保持架、鋼球相對于外圈軸心線可作一定程度的自由傾斜，在普通載荷下，軸承允許的調(diào)心角為24，但此調(diào)心角收軸承安裝位置和結(jié)構(gòu)的限值。該軸承內(nèi)圈具有雙列滾道，兩列鋼球，主要承受徑向載荷，同時也能承受很少的軸向載荷，屬向心軸承結(jié)構(gòu)，若承受純軸向載荷，會使一列鋼球受力，急劇降低壽命。調(diào)心球軸承主要用在由于徑向載荷的作用，兩端支撐而軸產(chǎn)生較大彎曲，或者軸兩端支撐同心度不能嚴格保證的場合，運用當中可自動調(diào)整軸心傾斜，多用在農(nóng)業(yè)機械、紡織機械、木工機械、棍棒傳送帶等。11 調(diào)心球軸承的結(jié)構(gòu)及性能調(diào)心球軸承就其結(jié)構(gòu)型式而言，應用不廣泛，沒有深溝球軸承那么多，但由于結(jié)構(gòu)的獨特優(yōu)越性，則應用于特定的場合，其常見的結(jié)構(gòu)如下：（1）圓柱孔調(diào)心球軸承10000型，見圖11a)。（2）圓錐孔調(diào)心球軸承10000K型，內(nèi)徑錐度1：12，見圖11b)圓錐孔軸承可以調(diào)整內(nèi)孔與軸的過盈量，若使用緊定套，則裝卸更為容易，多用于傳動裝置。緊定套已標準化、系列化，結(jié)構(gòu)代號為H0000型與標準的圓錐孔調(diào)心球軸承尺寸相對應，見圖11c)。當內(nèi)徑尺寸和直徑、寬度系列相同時，調(diào)心球軸承與其它向心軸承相比，它們外形尺寸相同，其結(jié)構(gòu)性能的差異見表11。表11 調(diào)心球軸承與深溝球軸承、圓柱滾子軸承的性能比較軸承型號性 能備注額定動載荷Cr(Kn)額定靜載荷Cor(Kn)油潤滑極限轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)120818.86.58400具有調(diào)心性620828.515.79800不能調(diào)心N20842.5439500不能調(diào)心從表11中數(shù)據(jù)的比較看出，調(diào)心球軸承有調(diào)心性能，但是軸承的額定動、靜載荷和極限轉(zhuǎn)數(shù)都較低。12 調(diào)心球軸承的主要尺寸一、外形尺寸軸承外徑D、內(nèi)徑d、寬度B各尺寸符合國際標準化向心軸承的外形尺寸。二、軸承內(nèi)部尺寸軸承內(nèi)部尺寸見圖12。1、 外滾道球面直徑 (11)式中 、Q為結(jié)構(gòu)經(jīng)驗系數(shù)，取值見表12。表12 調(diào)心球軸承、Q系數(shù)系 列1200130022002300Dd全部全部110110110110Ke0.250.240.10.270.130.26Q0099.708.52、 鋼球直徑 (12)式中 鋼球直徑經(jīng)驗系數(shù)。按軸承直徑與寬度系列組合取值，1200、1300系列時，=0.54；2200、2300系列時，=0.47。3、 兩列鋼球中心的軸向距離G (13)式中 經(jīng)驗系數(shù)。按軸承直徑與寬度系列組合取值，1200、1300系列時，=0.96；2200、2300系列時=11.2。4、 鋼球與外圈接觸角 （14）為滾動體與外滾道接觸角，在產(chǎn)品圖紙中給出。查軸承樣本中的參數(shù)e，通過e=1.5tan反算出近似值，。一般中小型調(diào)心球軸承取=919，軸承寬度越大，越大；軸承直徑越大，越小。5、 鋼球運動中心圓直徑 （15）6、 單列鋼球數(shù)量Z (16)成套軸承的鋼球數(shù)量為2Z。鋼球數(shù)量的經(jīng)驗公式： （17）7、 內(nèi)滾道曲率半徑 (18)8、 單列內(nèi)滾道溝底直徑 (19)9、 量內(nèi)接觸對角線距離 (110)例題11 計算1208軸承所裝鋼球的直徑和數(shù)量Z劑接觸角。已知其內(nèi)徑d=40mm，外徑D=80mm，寬度B=18mm。解由式（11），查表12，=0.25，Q=0，由式（12），=0.54 根據(jù)鋼球尺寸表，采用鋼球直徑尺寸為=8.731mm（11/32英寸）。由式（13），=0.96， 取G=8.4mm由式（14）， 由式（15）， 由式（16）， 雙列38粒球。13 調(diào)心球軸承的裝配調(diào)心球軸承裝配重點是套圈滾道尺寸分選，外圈、內(nèi)圈與鋼球根據(jù)徑向油隙值要求而配套，基本過程類似深溝球軸承的裝配過程。一、裝配過程調(diào)心球軸承裝配過程如下：（1）套圈退磁、清洗。（2）分選外滾道尺寸偏差。（3）分選內(nèi)滾道尺寸偏差。（4）保持架裝于內(nèi)圈上并裝兩列鋼球，對稱少裝兩粒球。（5）將內(nèi)圈組件放在外圈中合套。（6）檢查油隙。（7）補裝兩個鋼球。（8）檢查回轉(zhuǎn)靈活性、外觀，成品檢驗。（9）退磁、清洗、脫水、烘干。（10）涂油、包裝。二、滾道尺寸偏差的分選按徑向油隙配套，必須精確地分選好內(nèi)、外滾道的直徑尺寸偏差，調(diào)心球軸承分選時比深溝球軸承和圓柱滾子軸承要復雜，影響測量的因素較多，配套的效率較低。1、 外滾道尺寸的分選外滾道分選時，測量尺寸的部位要正確，才能順利合套。外滾道的幾何形狀是球形，圖13為外滾道直徑測量的示意圖。當測量AA截面時，應是外滾道的最大尺寸，如果以“O”為轉(zhuǎn)動中心時，被測量外滾道的母線上各點距中心的距離相等，在測量指示表上反映沒有變化，由變化值則滾道表面產(chǎn)生現(xiàn)狀誤差，現(xiàn)狀誤差很小時，可通過換算為對、截面上的直徑尺寸進行測量控制。2、 內(nèi)滾道尺寸的測量測量量滾道的溝底直徑時，儀器的固定點和活動測量支點在同一個溝底部。而測量兩滾道溝底的對角線直徑時，儀器的固定點支在一個溝底部，活動測量點支在另一個溝底部，見圖14a）。使用儀器常見的有D914外徑檢查儀，大型軸承可用改裝的裝用儀器，測量用的尺寸標準件由產(chǎn)品中選出。為測量兩滾道在接觸對角線上的距離，位于對角兩列鋼球與內(nèi)滾道形成的接觸線上，而為一個滾道單一平面直徑。、三者之間的關(guān)系如下：由式（110）知 代入式（15）有 由式（19）有 即 (111)由式（14）知，由圖14a，可以看出：即 （112）同一個軸承內(nèi)圈，兩種對角線直徑、，二者的尺寸偏差、有關(guān)聯(lián)，相差很小，但還是有區(qū)別的，的變化必然引起的變化，但。當認為變化很小，接觸角無變化時，從圖14b的中可知：有即 （113） （114）表12列舉了幾個軸承、的差異。表中顯示增減量為0.05mm時，變化量的多少。與的相差數(shù)值，裝配工人憑經(jīng)驗可以得出修正量。表12 對的相互影響值（=0.05mm）軸承型號1209221513012303接觸角82459334813320184031cos0.990.9860.9740.9470.05050.05070.05130.0528=-（mm）0.00050.00070.00130.0028三、徑向油隙與軸向油隙調(diào)心球軸承按徑向油隙配套，由于結(jié)構(gòu)特點，影響油隙的因素比深溝球軸承要復雜得多。1、徑向油隙配套公式圖15為徑向油隙和軸向油隙的示意圖。 （115） (116) (117)按尺寸偏差計算 （118） （119） （120）式中 外滾道球面直徑偏差； 內(nèi)滾道接觸對角線距離偏差；鋼球直徑偏差。表13、表14分別列出了圓柱孔和圓錐孔調(diào)心球軸承的徑向油隙值。表13 圓柱孔調(diào)心球軸承徑向油隙 單位：m公稱內(nèi)徑d(mm)2組0組3組4組5組超過到minmaxminmaxminmaxminmaxminmax610296171225193327421014210619132621353048141831282115282337325018244141023173025393452243051611241935294640583040618132923403453466640506191431254437575071506572116363050456962886580824184035605483761088010092722484270649689124100120103125565083751141051451201401038306860100901351251751401601544358070120110161150210表14 圓錐孔調(diào)心球軸承徑向油隙 單位：m公稱內(nèi)徑d(mm)2組0組3組4組5組超過到minmaxminmax超過到minmaxminmax182471713262033284237552430920152823393350446230401224193529464059527240501427223933524565587950651832274741615680739965802339355750756998911238010029474268629084116109144100120355650817510810013913017012014040686098901301201651552051401604574651101001501401911802402、 軸向油隙從圖16的幾何關(guān)系中可以找出軸向油隙與徑向油隙的關(guān)系式。內(nèi)圈固定，處在中心位置為時，鋼球同外滾道接觸點為，接觸角為，為鋼球中心，、三點共一直線。而外圈中心在點處，位于一個極端位置。由于裝配后由徑向油隙，測量時讓外圈向另一極端位置移動。當外圈中心到達點時，外滾道球面位置如虛線所示，剛好走過一半的軸向位移量（即軸向油隙），其虛線與實線的軸向位移量是，圖中垂直于中心連線。在中： 在中： (121)將式（117）代入（121）有 (122)式中 徑向油隙；軸向油隙；實際或?qū)崪y外滾道直徑，已包含徑向油隙的數(shù)值在內(nèi)；鋼球直徑；接觸角。例題12 計算2206軸承的軸向油隙。已知：接觸角=144553，實測=54.9mm，鋼球=7.938mm，徑向油隙值=0.01mm。解根據(jù)公式（122）： =12.00111.968 =0.033mm例題13 已知某軸承：接觸角=8245，=9.525mm，合套徑向油隙=0.02mm。當實測=74.50mm，實測=74.53mm，試計算兩種情況下的軸向油隙值。解根據(jù)公式（122）：=74.50mm時=9.2149.091=0.123mm可以看出徑向油隙與軸向油隙比值約為1：6。=74.53mm時 =9.2379.096 =0.141mm可以看出徑向油隙與軸向油隙比值約為1：7。由于調(diào)心球軸承外形尺寸系列及接觸角的不同，不同型號軸承的徑向油隙和軸向油隙的對應關(guān)系各不相同。同時，同一種軸承型號由于外滾道尺寸的變化，即使相同的徑向油隙，軸向也變化和相差也較多。四、軸承合套目前許多廠家以軸向油隙測量來控制徑向油隙進行合套，不同廠家情況不同，對應的軸向油隙儀器不同，差異較大。因為軸向油隙儀器不是國際或國家標準，由此引起許多質(zhì)量異議，建議軸承廠家還應以徑向油隙測量為準進行合套，也符合標準和實際應用。軸承合套時其保持架在兩列鋼球相對應處少裝兩個球，有利于把內(nèi)圈組件放入外圈中。裝入后要檢查內(nèi)圈組件的轉(zhuǎn)動靈活性，必須保證內(nèi)圈組件的軸心線可與外圈軸心線在任意傾斜角度下也轉(zhuǎn)動自如。如不合格時，則應更換外圈或內(nèi)圈組件，并保證徑向油隙合格。檢查合格后，將同套軸承的鋼球裝足。例題14 裝配某調(diào)心球軸承，已知：=0.0160.036mm，=0.005mm，=+0.015mm，求應選配的外圈滾道直徑偏差是多少？解計算徑向油隙平均值根據(jù)公式（118）：合套時外圈滾道直徑尺寸偏差的范圍應在+0.021+0.041mm之間。例題15 裝配2314K軸承，庫中存有外套滾道尺寸偏差=+0.003mm，內(nèi)套滾道接觸對角線尺寸偏差=+0.05mm，要求組裝成基本組徑向油隙，求應裝的鋼球直徑尺寸偏差是多少？解查圓錐孔調(diào)心球軸承徑向油隙表，內(nèi)徑70mm基本組徑向油隙=0.0350.057mm，=0.046mm，油隙散差0.022mm，由式（120） 應裝鋼球的直徑偏差在-0.0380.028mm之間。14 調(diào)心球軸承的裝配技術(shù)質(zhì)量分析調(diào)心球軸承按徑向油隙配套，影響因素很多，不僅有內(nèi)、外滾道的直徑偏差，還有滾道形狀、滾道位置等等因素，各因素相互影響，較為復雜。主要因素有：（1）外滾道的球面曲率，特別是對角線方向直徑的偏差及形狀誤差。（2）內(nèi)滾道的兩滾道的直徑偏差，對角線方向直徑偏差。（3）徑向平面兩內(nèi)滾道中心位置偏差。（4）內(nèi)滾道曲率半徑的偏差劑形狀誤差。一、形狀公差的測量分析圖17為球面外滾道的幾種形狀誤差，其中，為實際球面中心高度，為實際滾道曲率半徑。球面中心位置偏差的測量有兩種方法：（1）使用外球面位置樣板，控制的最大與最小尺寸極限偏差，當用球面位置樣板的最大極限尺寸的一面測量套圈外滾道時，則外滾道表面靠近樣板的內(nèi)側(cè)由“光隙”，而用球面位置樣板的最小極限尺寸的一面測量時，則外滾道表面與樣板測量面間的外側(cè)有“光隙”。（2）使用儀器，在，兩個截面上測得相互差值越小越好。測量要從套圈的兩個端面進行，見圖13b)。2、外滾道球面形狀誤差正確的外滾道球面曲率R，應是球面半徑的一半，其測量的方法為：使用球面曲率樣板，根據(jù)透光程度來檢驗，用樣板的最大極限尺寸端，應在滾道表面中心部位透光。相反，用樣板的最小極限尺寸端，中心接觸，兩邊透光。除透光法以外也可用著色檢查。對于球面直徑劑直徑變動量的測量，通過換算可用圖1b)所示不同截面的直徑測量代替。大型軸承外圈的外滾道用內(nèi)徑調(diào)心機檢查，調(diào)心機測量整個滾道表面尺寸應在規(guī)定的球面直徑偏差之內(nèi)?？紤]上述形位誤差，對外滾道尺寸偏差分選時必須全部分析其形位誤差影響。小型值一般分選用內(nèi)徑測量儀器，而對大型軸承使用內(nèi)徑調(diào)心機，特大型軸承則用專用測量工具。3、 內(nèi)滾道形位公差（1）徑向平面兩滾道中心位置偏差，包括徑向和軸向。（2）一滾道對另一滾道的徑向跳動量，也就是兩滾道軸心線的不同軸度偏差，見圖18a）（3）兩滾道直徑之差，指一個滾道的直徑尺寸對另一滾道直徑尺寸的相差值。即在斷面直徑與斷面直徑測得直徑之差，見圖18b)。兩滾道直徑之差對分選尺寸的精度性影響較大，更影響配套后的質(zhì)量。（4）內(nèi)滾道曲率偏差。二、影響裝配后軸承徑向油隙的因素1、外圈滾道球面直徑偏差根據(jù)滾道直徑偏差，按徑向油隙計算之后合套。但是，如果尺寸偏差分選時不精確，外滾道直徑偏差將直接影響油隙的變化，通過例題13的計算可以看出這一點。2、 外滾道球面曲率偏差從圖19中，實際球面曲率半徑如果，不等于外滾道直徑之半時，按徑向油隙合套，當徑向油隙值恒定，實際外滾道球面曲率半徑過大時，則也小。這使根據(jù)外滾道直徑計算配套徑向油隙值與實際不相符合，而對軸向油隙檢查變化值更大，更不準確。3、 兩內(nèi)滾道中心距從圖110中，在外更大尺寸和鋼球一定時，兩滾道中心距值偏大時，增大使徑向油隙減小，而當值偏差偏小時，減小則可增大徑向油隙，這表明兩內(nèi)滾道中心距影響到徑向油隙，而對于軸向油隙影響更大，是偏差的2倍以上。同時兩滾道中心距也關(guān)系到滾動體與外滾道的接觸角，如果較大，實際接觸角與理論接觸角相差較大。讀者可以先設(shè)定一個，通過公式（14）計算出接觸角的變化范圍，再根據(jù)公式（122）進行在一定徑向油隙條件下軸向油隙的變化范圍的驗算。針對這種情況，如果在裝配過程中發(fā)現(xiàn)油隙值與分選測量計算出入很大時，可以先分析內(nèi)圈的兩滾道中心距的尺寸狀態(tài)，如果實尺寸散差較大，為了提高裝配效率，可以把兩滾道中心距分成較大、正常、較小三組之后，再合套。4、 兩滾道直徑尺寸之差圖111表明，當內(nèi)圈的兩滾道直徑尺寸不相等時，徑向油隙一列大一列小。在測量兩滾道的接觸對角線直徑相等時，不一定能控制住兩個滾道直徑也相等，由式（111）也可以看出。因此按對角線直徑偏差配套，但如果兩個滾道直徑不相等，則兩側(cè)徑向油隙也不相等，實際上軸向油隙也會出現(xiàn)不正常。三、常見的裝配質(zhì)量問題分析調(diào)心球軸承常見的裝配質(zhì)量問題劑分析見表15。序號質(zhì)量問題原因分析1噪音較大1、保持架兜孔軸向外移，彎爪位置和形狀不當。2、保持架定心性不好，轉(zhuǎn)動中摩擦較大，并接觸軸承內(nèi)、外圈。2回轉(zhuǎn)不靈活1、軸承的滾道表面有傷。2、軸承內(nèi)部有污物和油脂。3、保持架兜孔中心內(nèi)移、彎爪卡球較緊。4、兜孔與鋼球的間隙過小。5、保持架的兜孔邊緣有毛刺。6、配套時油隙過小。7、鋼球中混有大球。3調(diào)心性能不好1、外滾