轴承接触角测量技术研究现状分析.pdf

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1000-3762轴承2015年8期
CN41-1148/TH Bearing 2015, No 8
轴承接触角测量技术硏究现状分析
方伟,沈雪璲,陈晓F阳,郭梦缓',顾家铭2
(1.上海大学机械自动化工程系,上海200072;2.上海天安轴承有展公司,上海20033)
摘要;为了分析和研究轴承接触角测量仪器测量精度不高的问题,从几何学与动力学两方面对轴承接触角测測量
原理进行了阐述,重点介绍了主要的轴承接触角测量仪器和测量方法,分析了其中存在的传递链过长、加载不
平稳和缺少仪器校准等问题,并提出了相应的解决方法,为提高测量仪的測量精度提供了途径。
关键词:滚动轴承;接触角;测量仪器;测量方法
中图分类号:1TH33.33;TYG80%6
文献标志码:B文章编号:1000-3762(2015)08-0059-05
Analysis on Research Status of Measuring Technology for Bearing
Contact Angle
Fang W
en Stein
1, Department of Mechanical Automation Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, Chin
2. Shanghai Tian'an Bearing Co, Ltd. Shanghai 200233, China)
Abstract In order to analyze and study problem about low measuring accuracy of measuring instrument for bearing con-
tact angle, the measuring principle is explained from two aspects of geometry and dynamics. The main measuring in-
strument and measuring method for bearing contact angle are introduced emphatically, and the problems about long
gearing chain, unstable loading and lack of instrument calibration are analyzed
solution
ward based an this, which provides a way to improve measuring accuracy of measuring instrument
ey words rolling bearing; contart angle measuring instrument; measuring method
接触角是角接触球轴承的重要结构参数,在测量原理进行阐述,介绍目前主要的轴承接触角
相关标准中对其有明确的要求和规定。大量的理测量仪器及测量方法,分析其不足之处,并提出可
论研究和试验证明,对于精密主轴用角接触球轴行的处理方法。
承,尤其是配对用轴承,其接触角的大小及一致性
直接影响整个轴系的刚度、旋转精度及使用寿1接触角测量原理
命。随着轴承接触角测量研究技术的不断发展
几何学原理
以及对榭承接触角测量精度要求的不断提高,研
由轴承几何学]可知,轴承接触角与原始径
究轴承接触角测量技术有重要意义72-1。
向游(设计游隙)之间的几何关系为
文中从几何学与动力学两方面对轴承接触角
cos a =1
2D(f1+f-1)
收稿目期:2014-12-24;修回日期:2015-03
式中:为轴承接触角;G.为轴承原始径向游隙:/
基金项目:国家“十二五”科研项目(D.11-0109-13
为内圈沟曲率半径系数;/为外圈沟曲率半径系
数;D。为钢球直径。
作者简介:方伟(1986-),男,硕士研究生,主要研究方向
为机械设计和轴承測试技术
根据(1)式,可以通过检测轴承的径向游隙计
通信作者:沈雪(1953-),女,教授,博士生导师,主要研算轴承接触角,但该方法建立在轴承具有理想几
究方向为摩擦与润滑以及机械设计、试验与性能评估,F-何形状的基础上。而在实际生产中,原始游隙与
mail:shenxi@shu.edu.cn
实际游隙、轴承套圈的沟曲率半径有一定的公差
《轴承》2015.Nb.8
范围和测量误差,因此计算误差较大?。
得到1个脉冲便转动一定角度,经过齿轮传动装
12动力学原理
置传给主轴,使主轴正好转过1'转角。用计数装
轴承接触角测量仪都是应用了行星轮系的置将步进电动机所接收的脉冲数,除以21600即
运动原理2,即轴承内(外)圈固定,钢球和外为外圈的转数。当光电计数装置接收到保持架
(内)圈按一定的转速比转动,该转速比是轴承接的第1个脉冲时,控制电路发出指令,使另一个
触角的函数。测出对应的保持架与外(内)圈转计数器同时也对步进电动机的脉冲开始计数,当
速,并将结果代人接触角函数关系式即可得出被计数装置得到预定转数的最后1个脉冲时,由控
测轴承的接触角。角接触球轴承结构模型如图1制电路发出指令,2个计数器同时停止计数。根
所示
据轴承的D、和Dp值以及测得的外圈转速n。和
保持架转速n。,按(2)式计算得到接触角值a,并
D cos d
由显示器显示出来。
D +D cos a
图1角接触球轴承结构模型
由轴承运动学可知,轴承内圈固定、外圈旋转
时,接触角与保持架转速、外圈转速的关系为
1一过渡轮;2一主动轮;3一步进电动机;4一计算器;5一显示器;
同理,轴承外圈固定、内圈旋转时,接触角与保持
光电管;7一载荷拉杆;8一垫片;9一被测轴承;10一轴承座
架转速、内圈转速的关系为
11从动轮;12一杠杆;13一砝码;14ー凸轮
图2J6915型接触角测量仪原理示意图
Cos o
文献[11]研究了滚动轴承接触角测量仪,轴
式中:D为球组节圆直径;n。为保持架转速;.为承内圈固定、外圈旋转,采用红外调制光电头传感
器,利用单片机测量控制系统测量轴承接触角。
外圈转速;n1为内圈转速
测量仪结构原理图如图3所示。
2测量仪器及方法
目前,轴承接触角测量主要是依据运动学测
量原理?,测量系统一般由加载部分、驱动部分、
测量部分组成,测量时轴承的运动形式则主要分
为内圈固定外圈旋转、外圈固定内圈旋转、内外圈
反向旋转3种形式。
2.1内圈固定、外圈旋转
J6915型轴承接触角测量仪2如图2所示,
由载荷拉杆、垫片和砝码杠杆所产生的载荷加在
被测轴承的内圈上。步进电动机通过齿轮传动1一电动机:2一光电编码器:3一皮带;4一测量仪主轴;5一被测轴
装置带动被测轴承的外圈旋转。在保持架上贴1承;6-光电头
片反光测量标记,保持架每转1周,光电计数装
图3测量仪结构原理图
置中的光电管接受1次反光信号,送给计数装置
该测量仪工作原理为:先设置被测轴承的钢
1个脉冲,该脉冲数就是保持架的转数,可以换球直径D。球组节圆直径Dm和保持架旋转次数
算为转速。外圈的转速由步进电动机提供。锁在内圈施