数显式回转支承滚道直径检测装置研究

李伟　杭振宏

摘要：文章研制了一种数显式回转支承滚道直径检测装置。根据回转支承内、外滚道直径的检测特点，设计该装置，检测结果可以通过显示器实现输出。文章介绍了该装置其结构组成、工作原理及现场验证，结果表明，该检测装置具有较高的检测精度，装配合格率比较高。

关键词：数显式；回转支承；滚道直径；检测装置；测量；量具 文献标识码：A

中图分类号：TH124 文章编号：1009-2374（2015）05-0033-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0349

1 概述

对于承受较大径向负载的回转支承，设计时必须保证一定初始轴向间隙和径向间隙。然而，径向间隙的存在，必然引起径向负载分布的变化，导致最大滚动体负荷的增大。根据寿命计算，回转支承寿命与滚动体负荷的三次方成反比，可见回转支承间隙控制尤为重要。目前，常用的测量棒测量装置精度有限，测量过程中形成的误差累积影响测量精度，尤其是内、外滚道测量基准不一致，对最终的装配合格率影响极大，增加了回转支承的制作成本。本装置采用了数显式游标卡尺式结构，可以对回转支承套圈中的内、外滚道直径进行检测，并且通过更换标准量球对不同滚道直径的回转支承进行检测，检测结果通过显示器直接数字输出，便于读数。同时用适应滚道的钢球进行测量，是一种接近工作状态的测量方式。

2 检测装置的主要结构

数显式回转支承滚道直径检测装置用于测量回转支承套圈内、外滚道直径，该检测装置由数显游标卡尺尺身、限位左量爪、左量球、量爪固定套、右量球和游标右量爪等组成。量爪端部联接两个可更换的标准量球。量爪端部联接的标准量球可更换，以适应不同滚道直径的检测。结构示意图如图1所示：

1.限位左量爪；2.左量球；3.量爪固定套；4.紧定螺钉；5.游标卡尺尺寸；6.右量球；7.游标右量爪

图1 结构示意图

3 检测结果校准

为保证检测数据的精确度，检测数据的有效性，需对

检测数据校准，拟校准量块，长度为，

标准量球直径，内滚道检测示意图如图2所示。由图2可知：外圈内滚道中心直径：，此时，

数显显示检测数据为1025.40mm，即为最终的检测结果。同理，内圈外滚道检测校准过程如图3所示。由图3可知：内圈外滚道中心直径：，此时，数显显示检测数据为97.40mm，即为最终的检测结果。内、外滚道检测结果精确到小数点两位数，能够满足回转支承内、外滚道的检测要求。

图2 内滚道检测示意图 图3 外滚道检测示意图

4 检测结果分析

对回转支承内、外滚道直径进行检测。回转支承滚道中心直径为1600，技术要求轴向间隙为0.08～0.030，径向间隙为0.08～0.040。内圈外滚道相关直径尺寸为，游标卡尺显示数据为；外圈内滚道相关直径尺寸为，游标卡尺显示数据为。如图4和图5所示：

图4 内圈外滚道示意图 图5 外圈内滚道示意图

滚道加工完毕，用该数显式回转支承滚道直径检测装置对6套该型号的回转支承进行检测。数显显示数据为滚道中心之间尺寸，内、外滚道间隙检测结果如表1所示：

表1 回转支承内、外滚道间隙检测结果（单位：mm）

名称 样件1 样件2 样件3 样件4 样件5 样件6

外圈内滚道 1600.04 1600.02 1600.04 1600.06 1600.04 1600.02

内圈外滚道 1599.80 1599.78 1599.82 1599.80 1599.84 1599.82

理论径向间隙 0.24 0.24 0.22 0.26 0.20 0.20

检测径向间隙 0.20 0.24 0.18 0.20 0.22 0.26

从表1可以看出，6套回转支承套圈，用该装置检测，测得外圈内滚道与内圈外滚道中心直径尺寸，理论径向间隙最大值为0.26，最小值为0.20，按照表1中的尺寸进行配套装配，装配后对套回转支承径向进行径向检测，将回转支承垂直放在平面（或V形架上），在一个套圈上安放测量表架，并使表头指在另一个套圈上，用另一个套圈的自重测量其间隙，沿圆周120°测量三处，取其平均值即为其径向间隙。最终检测结果最大值0.26，最小值为0.18。通过对检测结果分析，理论径向间隙与检测径向间隙比较如图6所示：

图6 理论径向间隙与检测径向间隙比较

可以看出：理论径向间隙与检测径向间隙差值最大0.06，均在产品技术要求轴向间隙为0.08～0.030范围内，合格率达到100%。为保证检测结果的有效性、准确性，保证回转支承内、外圈的高匹配性，更换不同标准量球，例如、等，分别对不同钢球直径的回转支承内、外圈滚道直径进行检测，对最终的合格率进行跟踪统计，通过大量的数据收集，并对该系列数据进行汇总分析，产品装配一次性达成率达到98%。

5 误差分析

该数显式回转支承滚道直径检测装置，其结构与数显式游标卡尺相似，读数原理相同，根据JJG30-2002通用卡尺检定规程要求游标尺零值误差为：游标卡尺量爪两测量面接触时，数显数值归零。对该数显回转支承检测装置，零位调整误差，通过标准量块校对，该误差对最终检测结果无影响。

6 使用维护

将与产品型号相匹配的标准量球固定在左、右量爪，将左、右量球测量面接触，调节数显数值归零，将检测装置通过标准量块进行校对，校对无误，再对回转支承滚道直径进行检测。检测时，左、右量球与滚道检测点贴合，通过数显微调，找正最大检测点，读数即可，读数即为滚道中心直径尺寸。

该数显式回转支承滚道直径检测装置，采用的是使用容栅传感器，是利用电容耦合方式将机械位移量转变为电信号，该电信号进入电子电路后，在经过一系列变换和运算后显示出机械位移量的大小。如现场有水渍、切削液等沾到卡尺尺面上，就会成为屏蔽卡尺电信号传递的主要原因，是容栅不能正常工作，从而造成显示混乱。基于此，现场使用时，应及时对该数显式检测装置进行维护。

7 结语

本检测装置采用测量输出一次完成的方法，减少了传统检测、对比两次测量误差累积对测量结果的影响。通过使用适合滚道的球形测头作为游标卡尺的量爪固定端，并可替换，有效地提高了检测过程中的限位精度。该检测装置采用的是游标卡尺式结构，与普通游标卡尺，既有相似处，又有其自身的优点，便携式结构，现场可操作性强。数字的输出形式可以有效避免直接读游标卡尺等测量工具时可能产生的失误。采用适应滚道的球形测头可测量四点接触桃形滚道等非圆弧滚道的直径，适应能力强。

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作者简介：李伟（1977-），女，马鞍山方圆回转支承股份有限公司工程师，硕士，研究方向：回转支承加工工艺。

（责任编辑：周 琼）