双外圈双列角接触球轴承配研方法的改进

４ 实际生产验证
某 ４６ＸＸ型双外圈双列角接触球轴承要求的 启动摩擦力矩范围为 ８～１５ｇ·ｃｍ，抽取某批次 ４０
套该轴承分为 ２组，每组 ２０套，分别采用凸出量 配研法（第 １组）和轴向游隙测量法（第 ２组）进行 配研并测量其启动摩擦力矩，结果见表 ２。由表 ２ 可知：第 １组轴承的启动摩擦力矩值散差较大，力 矩值在设计要求范围内的轴承仅有 １０套，合格率 仅为 ５０％，而第 ２组中共有 １６套轴承的摩擦力矩 符合设计要求，合格率为 ８０％。
测试与应用
·４３·
双外圈双列角接触球轴承配研方法的改进
焦叶凡１，２，３，张旭１，２，３，张全４，白志宇５，刘燕娜１，２，３
（１．洛阳轴承研究所有限公司，河南 洛阳 ４７１０３９；２．河南省高性能轴承技术重点实验室，河南 洛阳 ４７１０３９； ３．滚动轴承产业技术创新战略联盟，河南 洛阳 ４７１０３９；４．中国空间技术研究院西安分院，西安 ７１００００； ５．北京航天动力研究所，北京 １０００７６）
由于使用工 况 的 限 制，双 外 圈 双 列 角 接 触 球 轴 承 通常采用薄壁结构，端面较窄，配研过程中易出现 凸出量测量不准确的情况，导致修研效率低下。
图 １ 双外圈双列角接触球轴承结构示意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍ ｏｆｄｏｕｂｌｅｒｏｗａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔｂａｌｌ
由轴承结构与凸出量的测量方式可知
Ｇａ ＝Ｈ－（ｈ１ ＋ｈ２）， ｈ１ ＝Ｈ－（Ｈ１ ＋δ１）， ｈ２ ＝Ｈ－（Ｈ２ ＋δ２）， 式中：Ｇａ为轴向游隙；ｈ１，ｈ２ 为两半外圈斜坡端面 距内圈端面的距离。 则轴承轴向游隙的计算值为 Ｇａ ＝Ｈ１ ＋Ｈ２ ＋δ１ ＋δ２ －Ｈ。 当轴向游隙计算值大于产品要求的轴向游隙 时，两者的差值即为两内圈接触端面的修研量［３］。
成品轴承的轴向游隙，测量结果见表 １，轴向游隙
最小为 ９μｍ，最大为 ２２μｍ。根据经验，取中间数 值 １５～１８μｍ可完全保证轴承产品要求的轴向游 隙及启动摩擦力矩。
表 １ 某 ４６ＸＸ型双列角接触球轴承的轴向游隙
Ｔａｂ．１ Ａｘｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅｏｆ４６ＸＸ ｄｏｕｂｌｅｒｏｗａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔ
由于结构紧凑，安装简便及工艺性好的特点， 双列角接触 球 轴 承 应 用 于 航 天、航 空 领 域 的 某 些 特殊场合，为充分保证其使用性能，需通过计算每 套轴承的修研量控制轴承的预紧力。
１ 双列角接触球轴承配研过程中存 在的问题
某双外圈双列角接触球轴承结构如图 １所示。
收稿日期：２０２０－０４－１６；修回日期：２０２１－０１－２６
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１２ １４ １５ １３ １５ １３
１４ １４ １４ １５ １４ １５
１１ １２ １３ １１ １３ １３
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１５ １５ １５ １４ １４ １５
轴承编号
２－１ ２－２ ２－３ ２－４ ２－５ ２－６ ２－７ ２－８ ２－９ ２－１０ ２－１１ ２－１２ ２－１３ ２－１４ ２－１５ ２－１６ ２－１７ ２－１８ ２－１９ ２－２０
ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｎＭａｔｃｈｉｎｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒＤｏｕｂｌｅＲｏｗ ＡｎｇｕｌａｒＣｏｎｔａｃｔＢａｌｌ ＢｅａｒｉｎｇｗｉｔｈＤｏｕｂｌｅＯｕｔｅｒＲｉｎｇ
ＪＩＡＯＹｅｆａｎ１，２，３，ＺＨＡＮＧＸｕ１，２，３，ＺＨＡＮＧＱｕａｎ４，ＢＡＩＺｈｉｙｕ５，ＬＩＵＹａｎｎａ１，２，３
（１．ＬｕｏｙａｎｇＢｅａｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０３９，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｎａｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＢｅａｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０３９，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔｒａｔｅｇｉｃＡｌｌｉａｎｃｅｆｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｉｎＲｏｌｌｉｎｇＢｅａｒｉｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙ，
表 ２ ４６ＸＸ型双列角接触球轴承径向启动摩擦力矩测量结果 Ｔａｂ．２ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒａｄｉａｌｓｔａｒｔｉｎｇｆｒｉｃｔｉｏｎｔｏｒｑｕｅｏｆ４６ＸＸｄｏｕｂｌｅｒｏｗａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇ
轴承编号
１－１ １－２ １－３ １－４ １－５ １－６ １－７ １－８ １－９ １－１０ １－１１ １－１２ １－１３ １－１４ １－１５ １－１６ １－１７ １－１８ １－１９ １－２０
轴向游隙配研法的基本原理如下：
若轴向游 隙 测 量 值 大 于 产 品 要 求 值 时，两 者
的差值即外圈接触端面的修研量。
若轴向游隙测量值在设计要求的轴向游隙范
围内时，则不需要修研，即修研量为 ０。
若轴向游隙测量值小于设计要求值甚至轴向
游隙为 ０时，有 ２种极端情况：１）两外圈接触且相
互抵触，说明 ２列钢球距离最远且位于靠近轴承
启动摩擦力矩 ／（ｇ·ｃｍ）
正转
反转
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１２ １１
９ １０ １２ １０
２０ １９ １５ １７ １５ １５
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１６ １５ １５ １４ １２ １４
１３ １０ １１ １２ １２ １２
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８ １０ １１ １２ １１
１８ １７ １５ １６ １８ １６
图 ２ 载荷 Ｐ下单列轴承凸出量测量示意图 Ｆｉｇ．２ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｉａｇｒａｍ ｏｆｐｒｏｔｒｕｄｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆｓｉｎｇｌｅｒｏｗ
ｂｅａｒｉｎｇｕｎｄｅｒｌｏａｄＰ
由于轴承套圈端面较窄（小于 １ｍｍ），凸出量 仪器测头与 轴 承 端 面 接 触 时 易 偏 到 倒 角 上，造 成 测量误差。轴承两端凸出量测量完毕后还需要利 用高度仪和高度标准件测量 ２个外圈和 １个内圈 的宽度，整 个 修 研 量 计 算 过 程 费 时 费 力，效 率 低 下。
修研量计算涉及的 ５个参数在测量过程中均 会产生误差，由 此 计 算 出 的 修 研 量 也 存 在 着 较 大 误差，最终导致修研后轴承的合格率较低。
２ 凸出量与轴向游隙的关系
根据设计 要 求，修 研 后 轴 承 在 施 加 轴 向 预 紧 力后的轴向 游 隙 应 为 正 值，因 此 可 采 用 预 配 轴 向 游隙的方法进行修研。
两端面一侧沟道的极端位置，此时修研量非常大，
一般该情况 可 通 过 控 制 内、外 圈 沟 位 置 和 外 圈 高
度来避免。２）两 外 圈 之 间 没 有 接 触，轴 向 游 隙 测
量值为 ０时，外圈受到向外圈斜坡面的轴向力，２
测试与应用
焦叶凡，等．双外圈双列角接触球轴承配研方法的改进
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列钢球位于最近的极端位置，轴承径向力矩较大， 外圈已经没 有 修 研 的 余 地，该 套 轴 承 可 判 定 为 不 合格品。
启动摩擦力矩 ／（ｇ·ｃｍ）
正转
反转
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８ １０
９ １０
１２ １３ １４ １４ １２ １２
１０ １１ １０ １２ １０ １０
１３ １３ １４ １２ １４ １４７７８８
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１０ １２ １１ １１ １１ １０
１４ １３ １３ １５ １４ １４
１１ １１ １３ １３ １２ １２
１０ １０ １０ １１ １０ １０
双列角 接 触 球 轴 承 可 承 受 双 向 轴 向 载 荷，使 用时通过施 加 双 向 轴 向 载 荷 的 方 法 使 球 与 内、外 圈沟道之间 产 生 一 定 的 预 变 形，从 而 达 到 增 加 轴 承刚度，提高 轴 承 旋 转 精 度，降 低 轴 承 振 动，延 长 轴承寿命的目的。
３ 轴向游隙与修研量的关系
摩擦力是 保 证 轴 承 正 常、可 靠 工 作 的 关 键 因
素，径向摩擦 力 矩 是 最 终 判 定 轴 承 预 紧 力 合 格 与
否的唯一标准，因此，可以通过大量测量径向力矩
合格的轴承得到该型轴承的轴向游隙范围。
以某 ４６ＸＸ型双外圈双列角接触球轴承为例，
在设计要求的轴向载荷作用下测量 ５０套该型号
摘要：双列角接触球轴承凸出量配研法的测量误差较大，从而导致配研效率低下，针对双外圈双列角接触球轴 承的结构特点以及原配研法进行分析，提出了轴向游隙配研法。试验结果表明，采用轴向游隙配研法后，轴承 合格率由 ５０％提高到了 ８０％，而且节省工时，提高效率。 关键词：滚动轴承；角接触球轴承；凸出量；轴向游隙；预载荷；测量 中图分类号：ＴＨｌ３３．３３；ＴＨ８２３ 文献标志码：Ｂ ＤＯＩ：１０．１９５３３／ｊ．ｉｓｓｎ１０００－３７６２．２０２１．０７．００９
Ｌｕｏｙａｎｇ４７１０３９，Ｃｈｉｎａ；４．ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｘｉ′ａｎ），Ｘｉ′ａｎ７１００００，Ｃｈｉｎａ； ５．ＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｏｆｐｒｏｔｒｕｄｉｎｇａｍｏｕｎｔｉｎｍａｔｃｈｉｎｇａｎｄｌａｐｐｉｎｇｆｏｒｄｏｕｂｌｅｒｏｗａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔｂａｌｌ ｂｅａｒｉｎｇｉｓｌａｒｇｅ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏｌｏｗｍａｔｃｈｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｏｕｂｌｅｒｏｗａｎｇｕｌａｒｃｏｎ ｔａｃｔｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅｏｕｔｅｒｒｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｍａｔｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅａｘｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ５０％ ｔｏ８０％ ｂｙｕｓｉｎｇａｘｉａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｔｉｍｅｉｓｓａｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｌｌｉｎｇｂｅａｒｉｎｇ；ａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇ；ｐｒｏｔｒｕｄｉｎｇａｍｏｕｎｔ；ａｘｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅ；ｐｒｅｌｏａｄ；ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
ｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇ
μｍ
序号 Ｇａ 序号 Ｇａ 序号 Ｇａ 序号 Ｇａ 序号 Ｇａ １ １２ １１ １８ ２１ １２ ３１ １９ ４１ １６ ２ １７ １２ ９ ２２ １０ ３２ １７ ４２ １８ ３ １６ １３ ９ ２３ １０ ３３ １１ ４３ １２ ４ １１ １４ １２ ２４ １５ ３４ １０ ４４ １９ ５ １５ １５ １７ ２５ １２ ３５ １５ ４５ １３ ６ １８ １６ １２ ２６ １８ ３６ １６ ４６ １５ ７ １８ １７ １５ ２７ １３ ３７ １９ ４７ １１ ８ １９ １８ １６ ２８ １５ ３８ １４ ４８ ２２ ９ １３ １９ １２ ２９ １１ ３９ １４ ４９ １０ １０ １５ ２０ １１ ３０ １０ ４０ １３ ５０ １８
根据双外圈双列角接触球轴承的结构可知， 修研量 ｓ为
ｓ＝δ１ ＋δ２ ＋Ｈ１ ＋Ｈ２ －Ｈ， 式中：ｓ为修研量；δ１，δ２ 为 凸 出 量 测 量 值；Ｈ１，Ｈ２ 分别 为 两 半 外 圈 的 实 际 宽 度；Ｈ为 内 圈 的 实 际 宽 度。
凸出量的测量原理如图 ２所示。为使轴承达 到设计要求 的 预 紧 力，常 规 的 方 法 为 测 量 双 列 轴 承两端的凸出量，通过计算得到修研量。２次凸出 量测量采用 工 艺 球 和 工 艺 保 持 架，操 作 工 需 要 先 装好一列轴承，完成凸出量 １的测量，然后拆掉第 １列钢球、保持架和外圈，装入第 ２列钢球、保持架 和外圈进行凸出量 ２的测量。
１１ １２ １１ １１ １２ １２
１１
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９ １１ １０
ｂｅａｒｉｎｇｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅｏｕｔｅｒｒｉｎｇ
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《轴承》２０２１年第 ７期
测试与应用
双外圈双 列 角 接 触 球 轴 承 采 用 预 紧 设 计，在 轴向载荷下 进 行 两 半 外 圈 的 组 配，使 其 间 隙 量 达 到相应的设计要求和标准，在组配过程中，需要预 先确定组配端面的修磨量。