调心球轴承的装配.doc

调心球轴承的装配调心球轴承外滚道面呈与轴承中心点一致的球面，轴承具有调心性能，名称由此而来。轴承旋转时，内圈、保持架、钢球相对于外圈轴心线可作一定程度的自由倾斜，在普通载荷下，轴承允许的调心角为24，但此调心角收轴承安装位置和结构的限值。该轴承内圈具有双列滚道，两列钢球，主要承受径向载荷，同时也能承受很少的轴向载荷，属向心轴承结构，若承受纯轴向载荷，会使一列钢球受力，急剧降低寿命。调心球轴承主要用在由于径向载荷的作用，两端支撑而轴产生较大弯曲，或者轴两端支撑同心度不能严格保证的场合，运用当中可自动调整轴心倾斜，多用在农业机械、纺织机械、木工机械、棍棒传送带等。11 调心球轴承的结构及性能调心球轴承就其结构型式而言，应用不广泛，没有深沟球轴承那么多，但由于结构的独特优越性，则应用于特定的场合，其常见的结构如下：（1）圆柱孔调心球轴承10000型，见图11a)。（2）圆锥孔调心球轴承10000K型，内径锥度1：12，见图11b)圆锥孔轴承可以调整内孔与轴的过盈量，若使用紧定套，则装卸更为容易，多用于传动装置。紧定套已标准化、系列化，结构代号为H0000型与标准的圆锥孔调心球轴承尺寸相对应，见图11c)。当内径尺寸和直径、宽度系列相同时，调心球轴承与其它向心轴承相比，它们外形尺寸相同，其结构性能的差异见表11。表11 调心球轴承与深沟球轴承、圆柱滚子轴承的性能比较轴承型号性 能备注额定动载荷Cr(Kn)额定静载荷Cor(Kn)油润滑极限转数(r/min)120818.86.58400具有调心性620828.515.79800不能调心N20842.5439500不能调心从表11中数据的比较看出，调心球轴承有调心性能，但是轴承的额定动、静载荷和极限转数都较低。12 调心球轴承的主要尺寸一、外形尺寸轴承外径D、内径d、宽度B各尺寸符合国际标准化向心轴承的外形尺寸。二、轴承内部尺寸轴承内部尺寸见图12。1、 外滚道球面直径 (11)式中 、Q为结构经验系数，取值见表12。表12 调心球轴承、Q系数系 列1200130022002300Dd全部全部110110110110Ke0.250.240.10.270.130.26Q0099.708.52、 钢球直径 (12)式中 钢球直径经验系数。按轴承直径与宽度系列组合取值，1200、1300系列时，=0.54；2200、2300系列时，=0.47。3、 两列钢球中心的轴向距离G (13)式中 经验系数。按轴承直径与宽度系列组合取值，1200、1300系列时，=0.96；2200、2300系列时=11.2。4、 钢球与外圈接触角 （14）为滚动体与外滚道接触角，在产品图纸中给出。查轴承样本中的参数e，通过e=1.5tan反算出近似值，。一般中小型调心球轴承取=919，轴承宽度越大，越大；轴承直径越大，越小。5、 钢球运动中心圆直径 （15）6、 单列钢球数量Z (16)成套轴承的钢球数量为2Z。钢球数量的经验公式： （17）7、 内滚道曲率半径 (18)8、 单列内滚道沟底直径 (19)9、 量内接触对角线距离 (110)例题11 计算1208轴承所装钢球的直径和数量Z剂接触角。已知其内径d=40mm，外径D=80mm，宽度B=18mm。解由式（11），查表12，=0.25，Q=0，由式（12），=0.54 根据钢球尺寸表，采用钢球直径尺寸为=8.731mm（11/32英寸）。由式（13），=0.96， 取G=8.4mm由式（14）， 由式（15）， 由式（16）， 双列38粒球。13 调心球轴承的装配调心球轴承装配重点是套圈滚道尺寸分选，外圈、内圈与钢球根据径向油隙值要求而配套，基本过程类似深沟球轴承的装配过程。一、装配过程调心球轴承装配过程如下：（1）套圈退磁、清洗。（2）分选外滚道尺寸偏差。（3）分选内滚道尺寸偏差。（4）保持架装于内圈上并装两列钢球，对称少装两粒球。（5）将内圈组件放在外圈中合套。（6）检查油隙。（7）补装两个钢球。（8）检查回转灵活性、外观，成品检验。（9）退磁、清洗、脱水、烘干。（10）涂油、包装。二、滚道尺寸偏差的分选按径向油隙配套，必须精确地分选好内、外滚道的直径尺寸偏差，调心球轴承分选时比深沟球轴承和圆柱滚子轴承要复杂，影响测量的因素较多，配套的效率较低。1、 外滚道尺寸的分选外滚道分选时，测量尺寸的部位要正确，才能顺利合套。外滚道的几何形状是球形，图13为外滚道直径测量的示意图。当测量AA截面时，应是外滚道的最大尺寸，如果以“O”为转动中心时，被测量外滚道的母线上各点距中心的距离相等，在测量指示表上反映没有变化，由变化值则滚道表面产生现状误差，现状误差很小时，可通过换算为对、截面上的直径尺寸进行测量控制。2、 内滚道尺寸的测量测量量滚道的沟底直径时，仪器的固定点和活动测量支点在同一个沟底部。而测量两滚道沟底的对角线直径时，仪器的固定点支在一个沟底部，活动测量点支在另一个沟底部，见图14a）。使用仪器常见的有D914外径检查仪，大型轴承可用改装的装用仪器，测量用的尺寸标准件由产品中选出。为测量两滚道在接触对角线上的距离，位于对角两列钢球与内滚道形成的接触线上，而为一个滚道单一平面直径。、三者之间的关系如下：由式（110）知 代入式（15）有 由式（19）有 即 (111)由式（14）知，由图14a，可以看出：即 （112）同一个轴承内圈，两种对角线直径、，二者的尺寸偏差、有关联，相差很小，但还是有区别的，的变化必然引起的变化，但。当认为变化很小，接触角无变化时，从图14b的中可知：有即 （113） （114）表12列举了几个轴承、的差异。表中显示增减量为0.05mm时，变化量的多少。与的相差数值，装配工人凭经验可以得出修正量。表12 对的相互影响值（=0.05mm）轴承型号1209221513012303接触角82459334813320184031cos0.990.9860.9740.9470.05050.05070.05130.0528=-（mm）0.00050.00070.00130.0028三、径向油隙与轴向油隙调心球轴承按径向油隙配套，由于结构特点，影响油隙的因素比深沟球轴承要复杂得多。1、径向油隙配套公式图15为径向油隙和轴向油隙的示意图。 （115） (116) (117)按尺寸偏差计算 （118） （119） （120）式中 外滚道球面直径偏差； 内滚道接触对角线距离偏差；钢球直径偏差。表13、表14分别列出了圆柱孔和圆锥孔调心球轴承的径向油隙值。表13 圆柱孔调心球轴承径向油隙 单位：m公称内径d(mm)2组0组3组4组5组超过到minmaxminmaxminmaxminmaxminmax610296171225193327421014210619132621353048141831282115282337325018244141023173025393452243051611241935294640583040618132923403453466640506191431254437575071506572116363050456962886580824184035605483761088010092722484270649689124100120103125565083751141051451201401038306860100901351251751401601544358070120110161150210表14 圆锥孔调心球轴承径向油隙 单位：m公称内径d(mm)2组0组3组4组5组超过到minmaxminmax超过到minmaxminmax182471713262033284237552430920152823393350446230401224193529464059527240501427223933524565587950651832274741615680739965802339355750756998911238010029474268629084116109144100120355650817510810013913017012014040686098901301201651552051401604574651101001501401911802402、 轴向油隙从图16的几何关系中可以找出轴向油隙与径向油隙的关系式。内圈固定，处在中心位置为时，钢球同外滚道接触点为，接触角为，为钢球中心，、三点共一直线。而外圈中心在点处，位于一个极端位置。由于装配后由径向油隙，测量时让外圈向另一极端位置移动。当外圈中心到达点时，外滚道球面位置如虚线所示，刚好走过一半的轴向位移量（即轴向油隙），其虚线与实线的轴向位移量是，图中垂直于中心连线。在中： 在中： (121)将式（117）代入（121）有 (122)式中 径向油隙；轴向油隙；实际或实测外滚道直径，已包含径向油隙的数值在内；钢球直径；接触角。例题12 计算2206轴承的轴向油隙。已知：接触角=144553，实测=54.9mm，钢球=7.938mm，径向油隙值=0.01mm。解根据公式（122）： =12.00111.968 =0.033mm例题13 已知某轴承：接触角=8245，=9.525mm，合套径向油隙=0.02mm。当实测=74.50mm，实测=74.53mm，试计算两种情况下的轴向油隙值。解根据公式（122）：=74.50mm时=9.2149.091=0.123mm可以看出径向油隙与轴向油隙比值约为1：6。=74.53mm时 =9.2379.096 =0.141mm可以看出径向油隙与轴向油隙比值约为1：7。由于调心球轴承外形尺寸系列及接触角的不同，不同型号轴承的径向油隙和轴向油隙的对应关系各不相同。同时，同一种轴承型号由于外滚道尺寸的变化，即使相同的径向油隙，轴向也变化和相差也较多。四、轴承合套目前许多厂家以轴向油隙测量来控制径向油隙进行合套，不同厂家情况不同，对应的轴向油隙仪器不同，差异较大。因为轴向油隙仪器不是国际或国家标准，由此引起许多质量异议，建议轴承厂家还应以径向油隙测量为准进行合套，也符合标准和实际应用。轴承合套时其保持架在两列钢球相对应处少装两个球，有利于把内圈组件放入外圈中。装入后要检查内圈组件的转动灵活性，必须保证内圈组件的轴心线可与外圈轴心线在任意倾斜角度下也转动自如。如不合格时，则应更换外圈或内圈组件，并保证径向油隙合格。检查合格后，将同套轴承的钢球装足。例题14 装配某调心球轴承，已知：=0.0160.036mm，=0.005mm，=+0.015mm，求应选配的外圈滚道直径偏差是多少？解计算径向油隙平均值根据公式（118）：合套时外圈滚道直径尺寸偏差的范围应在+0.021+0.041mm之间。例题15 装配2314K轴承，库中存有外套滚道尺寸偏差=+0.003mm，内套滚道接触对角线尺寸偏差=+0.05mm，要求组装成基本组径向油隙，求应装的钢球直径尺寸偏差是多少？解查圆锥孔调心球轴承径向油隙表，内径70mm基本组径向油隙=0.0350.057mm，=0.046mm，油隙散差0.022mm，由式（120） 应装钢球的直径偏差在-0.0380.028mm之间。14 调心球轴承的装配技术质量分析调心球轴承按径向油隙配套，影响因素很多，不仅有内、外滚道的直径偏差，还有滚道形状、滚道位置等等因素，各因素相互影响，较为复杂。主要因素有：（1）外滚道的球面曲率，特别是对角线方向直径的偏差及形状误差。（2）内滚道的两滚道的直径偏差，对角线方向直径偏差。（3）径向平面两内滚道中心位置偏差。（4）内滚道曲率半径的偏差剂形状误差。一、形状公差的测量分析图17为球面外滚道的几种形状误差，其中，为实际球面中心高度，为实际滚道曲率半径。球面中心位置偏差的测量有两种方法：（1）使用外球面位置样板，控制的最大与最小尺寸极限偏差，当用球面位置样板的最大极限尺寸的一面测量套圈外滚道时，则外滚道表面靠近样板的内侧由“光隙”，而用球面位置样板的最小极限尺寸的一面测量时，则外滚道表面与样板测量面间的外侧有“光隙”。（2）使用仪器，在，两个截面上测得相互差值越小越好。测量要从套圈的两个端面进行，见图13b)。2、外滚道球面形状误差正确的外滚道球面曲率R，应是球面半径的一半，其测量的方法为：使用球面曲率样板，根据透光程度来检验，用样板的最大极限尺寸端，应在滚道表面中心部位透光。相反，用样板的最小极限尺寸端，中心接触，两边透光。除透光法以外也可用着色检查。对于球面直径剂直径变动量的测量，通过换算可用图1b)所示不同截面的直径测量代替。大型轴承外圈的外滚道用内径调心机检查，调心机测量整个滚道表面尺寸应在规定的球面直径偏差之内。考虑上述形位误差，对外滚道尺寸偏差分选时必须全部分析其形位误差影响。小型值一般分选用内径测量仪器，而对大型轴承使用内径调心机，特大型轴承则用专用测量工具。3、 内滚道形位公差（1）径向平面两滚道中心位置偏差，包括径向和轴向。（2）一滚道对另一滚道的径向跳动量，也就是两滚道轴心线的不同轴度偏差，见图18a）（3）两滚道直径之差，指一个滚道的直径尺寸对另一滚道直径尺寸的相差值。即在断面直径与断面直径测得直径之差，见图18b)。两滚道直径之差对分选尺寸的精度性影响较大，更影响配套后的质量。（4）内滚道曲率偏差。二、影响装配后轴承径向油隙的因素1、外圈滚道球面直径偏差根据滚道直径偏差，按径向油隙计算之后合套。但是，如果尺寸偏差分选时不精确，外滚道直径偏差将直接影响油隙的变化，通过例题13的计算可以看出这一点。2、 外滚道球面曲率偏差从图19中，实际球面曲率半径如果，不等于外滚道直径之半时，按径向油隙合套，当径向油隙值恒定，实际外滚道球面曲率半径过大时，则也小。这使根据外滚道直径计算配套径向油隙值与实际不相符合，而对轴向油隙检查变化值更大，更不准确。3、 两内滚道中心距从图110中，在外更大尺寸和钢球一定时，两滚道中心距值偏大时，增大使径向油隙减小，而当值偏差偏小时，减小则可增大径向油隙，这表明两内滚道中心距影响到径向油隙，而对于轴向油隙影响更大，是偏差的2倍以上。同时两滚道中心距也关系到滚动体与外滚道的接触角，如果较大，实际接触角与理论接触角相差较大。读者可以先设定一个，通过公式（14）计算出接触角的变化范围，再根据公式（122）进行在一定径向油隙条件下轴向油隙的变化范围的验算。针对这种情况，如果在装配过程中发现油隙值与分选测量计算出入很大时，可以先分析内圈的两滚道中心距的尺寸状态，如果实尺寸散差较大，为了提高装配效率，可以把两滚道中心距分成较大、正常、较小三组之后，再合套。4、 两滚道直径尺寸之差图111表明，当内圈的两滚道直径尺寸不相等时，径向油隙一列大一列小。在测量两滚道的接触对角线直径相等时，不一定能控制住两个滚道直径也相等，由式（111）也可以看出。因此按对角线直径偏差配套，但如果两个滚道直径不相等，则两侧径向油隙也不相等，实际上轴向油隙也会出现不正常。三、常见的装配质量问题分析调心球轴承常见的装配质量问题剂分析见表15。序号质量问题原因分析1噪音较大1、保持架兜孔轴向外移，弯爪位置和形状不当。2、保持架定心性不好，转动中摩擦较大，并接触轴承内、外圈。2回转不灵活1、轴承的滚道表面有伤。2、轴承内部有污物和油脂。3、保持架兜孔中心内移、弯爪卡球较紧。4、兜孔与钢球的间隙过小。5、保持架的兜孔边缘有毛刺。6、配套时油隙过小。7、钢球中混有大球。3调心性能不好1、外滚