论文部分内容阅读
[摘 要]社会经济的快速发展，对圆锥滚子轴承的应用带来了新的机遇与挑战，有必要对圆锥滚子轴承内外端面高度差测量方法展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的效果。本文介绍了测量方法，探讨了其设计思路。望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。
[关键词]圆锥滚子轴承；内外端面高度差；测量方法；改进
中图分类号：TG806 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0321-01
1前言
在圆锥滚子轴承的应用中，其内外端面高度差测量是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。本文从实际出发，结合相关先进理念，对该课题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。
2概述
齿轮箱装置作为转向架轮轴驱动的关键组成部分，其产品质量直接影响动车组的安全运行。轴承的安装质量尤其是轴承的轴向游隙，对齿轮箱性能起到至关重要的作用。CRH2型和CRH380A/AL型动车组在进行四、五级检修过程中，需要对齿轮箱进行分解检修。在测量大齿轮侧轴向游隙工序中，需要手工安装百分表对大齿轮侧轴承轴向游隙进行测量，由于该工序要求测量精度高，现有安装工艺容易产生测量误差，且效率较低，因此通过设计大齿轮轴向游隙测量工装，达到降低测量误差，提高效率的目的。
軸承游隙的定义：其中1个轴承套圈相对于另1个轴承套圈在轴向可移动的总距离。游隙对轴承寿命有较大影响，轴向游隙过小，运转过程中轴承温度及齿轮温度不断上升，轴体产生膨胀而伸长，使轴承受到过大的轴向压力而增大摩擦，同时产生大量的热量，轴承温度不断上升，反过来又使轴体进一步伸长，进一步加大轴承的轴向负荷，形成恶性循环，大大缩短轴承的使用寿命。如果轴承游隙过大，则使轴承失掉应有的定位精度，使齿轮箱在使用过程中产生过大振动，出现噪音等异常情况。
3测量方法
因为测量滚动轴承的径向游隙时外圈固定不动，需要移动内圈以配合测量，所以在此采用塞尺法进行测量。
3.1塞尺的使用方法及注意事项
3.1.1基本简介。
塞尺又名厚薄规，它由一组不同厚度的薄钢片重叠，并将一段松铆在一起而成，每片都刻有自身的厚度值。在检验被测尺寸是否合格时，可以用通止法判断，也可由检验者根据塞尺与被测表面配合的松紧程度来判断。
3.1.2使用方法。
（1）测量前用干净的布将塞尺和测量表面擦拭干净。
（2）测量间隙时，选择适当厚度的塞尺插入被测间隙中，然后一边调整，一边拉动塞尺，如果拉动时阻力过大或过小，则说明该间隙值小于或大于塞尺上所标出的数值；直到感觉稍有阻力时拧紧锁紧螺母，此时塞尺所标出的数值即为被测间隙值。
（3）如果厚度不合适，可同时组合几片进行测量，一般控制在3～4片内。超过3片，通常就要加修正值。根据经验，大体上每增加一片加0.01mm修正值。
3.2具体测量步骤：
（1）先清洁塞尺和轴承被测表面，去除掉滚动轴承上的油脂、防锈剂等会影响测量结果的物体。
（2）测量时，用塞尺检查，确认滚动轴承最大负荷部位，估算在与其成180°的滚动体与外（内）圈之间的游隙，选择最接近厚度的塞尺。
（3）试着将所选择的塞尺小心的塞入间隙。如果可以很轻松的塞入，则再选择更厚的塞尺；如果不能塞入，则再选择薄些的塞尺。
（4）重复步骤（3），直到选择出最合适能塞入和不能塞入的两个尺寸，那么所测量的间隙大小应该为在两片塞尺的厚度值之间。取这两个塞尺厚度的平均值作为一个测量结果。
（5）多做几组实验，取得到的测量结果的平均值作为最终测量结果。
注：塞尺法只能测量出游隙的大概值，不能得到精确结果。并且塞尺本身不是高精度量具，其要求公差为几个微米左右，同时受塞尺本身厚度的均匀性影响，它只能大概反映出被测量间隙的范围，测量精度不高。
4设计思路
JBT-3573-2004所载明的简易测量法，通过对该测量法的理解和融会贯通，我认为根据其原理，可以转换为轴承外圈被固定外圈被固定，移动轴承内圈并检测其移动量。这样具体到现场可以不拆卸轴承，使用工具直接给电机轴一个向上的力，同时用百分表检测电机轴向上的移动量即为所测轴承径向间隙。因为轴为旋转工作方式，电机端盖和密封与轴之间的间隙绝对大于轴承间隙或等于轴环曲面跳动最大值，故用此方法测得的轴承内圈移动量即可以确定为轴承间隙而且必定是轴承间隙，这是不考虑轴弯曲变形的情况下，在转子自重影响下，会出现两轴端轻度翘曲的情况，但当我们采取自下向上顶的方法获得间隙数值不受此影响。要使用工具顶起电机轴而不能伤害轴承，这样必须要控制向上的力，测量过程中力的变化过程也要在可以监视的范围。经过思考决定使用液压千斤顶进行改装以达到要求。施加于液压千斤顶的力由外负载力决定，即电机轴转子的净重，其值约等于电机净重（电机铭牌标注）一半，由帕斯卡原理知，液压油各位置的压力相等，压力表显示的压力即为液压油的压力，可根据外负载值及其作用面积计算出压力P=F/A，F为外负载值，A为其作用面积。当轴承径向间隙消失，千斤顶再向上顶的外负载将线性增加，对应压力表值增加，故可以根据千斤顶内部压力及百分表数值变化判断径向间隙是否消失，避免过度顶压，伤害轴承或轴。
5测量方法
改装的液压千斤顶和百分表的组合，其检测电机轴承径向间隙，可以在不拆卸轴承的情况下，准确测量轴承径向间隙，使测量过程简单易行同时缩短测量时间。测量过程中，由千斤顶的压力表显示值和百分表的读数判断轴承的径向间隙值。在时间0-t1，是千斤顶施加力举起轴和轴承的过程，此时P值线性增加，百分表位移为0。当施加的力等于电机转子的净重，此时压力值不变，轴上升，百分表位移线性增加，此时的压力值等于Px。当到时间t2时，百分表位移量是b，此时的位移量即为轴承的径向间隙值，当再施加力时，外负载增加，P增加，百分表位移量极小，可以忽视不计，此时应该停止操作，避免过度顶压，伤害轴承或轴。测量结束，开启放压阀泄压。对照国家标准中轴承径向间隙的数值，判断轴承是否需要更换。此方法测量过程中，不需要拆下轴承，不仅节约了时间，且不伤害轴和轴承，测量的轴承径向间隙也为轴承的安装间隙，较拆除轴承测量出来的自由间隙，更接近工作间隙，更为准确。
6成果应用情况
将传统拆卸轴承的压铅法和本文研究的不拆轴承简易法在现场进行测量比较。利用传统压铅法进行轴承径向间隙测量，从拆卸轴承到测量完毕重新安装，整个过程大于60分钟，需要多人协同操作过程较繁琐，拆卸轴承的过程中易对轴和轴承造成损害，且拆除轴承后测量的轴承径向间隙是自由间隙，与轴承安装后的径向间隙存在较大的误差。将设计的装置拿到现场进行试验，单人操作，将电动机断开联轴器，拆除风扇等部件暴露出两个轴端，将装置置于电动机首尾轴端下方，测量轴承径向间隙，测得整个测量过程总共用时20分钟，较传统的方法节约40分钟。
7结束语
总之，在当前各种条件下，圆锥滚子轴承内外端面高度差测量工作的实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析其产生的多方面原因，统筹并进，多措并举，克服该项工作中的诸多难点问题，进而获得最为优化可行的实施策略与效果。
参考文献：
[1]吴刚，沈豪.上海地铁AC01/02型电动列车齿轮箱轴承游隙的确定和调整.机车车辆工艺.2017（11）：60-62.
[关键词]圆锥滚子轴承；内外端面高度差；测量方法；改进
中图分类号：TG806 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0321-01
1前言
在圆锥滚子轴承的应用中，其内外端面高度差测量是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。本文从实际出发，结合相关先进理念，对该课题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。
2概述
齿轮箱装置作为转向架轮轴驱动的关键组成部分，其产品质量直接影响动车组的安全运行。轴承的安装质量尤其是轴承的轴向游隙，对齿轮箱性能起到至关重要的作用。CRH2型和CRH380A/AL型动车组在进行四、五级检修过程中，需要对齿轮箱进行分解检修。在测量大齿轮侧轴向游隙工序中，需要手工安装百分表对大齿轮侧轴承轴向游隙进行测量，由于该工序要求测量精度高，现有安装工艺容易产生测量误差，且效率较低，因此通过设计大齿轮轴向游隙测量工装，达到降低测量误差，提高效率的目的。
軸承游隙的定义：其中1个轴承套圈相对于另1个轴承套圈在轴向可移动的总距离。游隙对轴承寿命有较大影响，轴向游隙过小，运转过程中轴承温度及齿轮温度不断上升，轴体产生膨胀而伸长，使轴承受到过大的轴向压力而增大摩擦，同时产生大量的热量，轴承温度不断上升，反过来又使轴体进一步伸长，进一步加大轴承的轴向负荷，形成恶性循环，大大缩短轴承的使用寿命。如果轴承游隙过大，则使轴承失掉应有的定位精度，使齿轮箱在使用过程中产生过大振动，出现噪音等异常情况。
3测量方法
因为测量滚动轴承的径向游隙时外圈固定不动，需要移动内圈以配合测量，所以在此采用塞尺法进行测量。
3.1塞尺的使用方法及注意事项
3.1.1基本简介。
塞尺又名厚薄规，它由一组不同厚度的薄钢片重叠，并将一段松铆在一起而成，每片都刻有自身的厚度值。在检验被测尺寸是否合格时，可以用通止法判断，也可由检验者根据塞尺与被测表面配合的松紧程度来判断。
3.1.2使用方法。
（1）测量前用干净的布将塞尺和测量表面擦拭干净。
（2）测量间隙时，选择适当厚度的塞尺插入被测间隙中，然后一边调整，一边拉动塞尺，如果拉动时阻力过大或过小，则说明该间隙值小于或大于塞尺上所标出的数值；直到感觉稍有阻力时拧紧锁紧螺母，此时塞尺所标出的数值即为被测间隙值。
（3）如果厚度不合适，可同时组合几片进行测量，一般控制在3～4片内。超过3片，通常就要加修正值。根据经验，大体上每增加一片加0.01mm修正值。
3.2具体测量步骤：
（1）先清洁塞尺和轴承被测表面，去除掉滚动轴承上的油脂、防锈剂等会影响测量结果的物体。
（2）测量时，用塞尺检查，确认滚动轴承最大负荷部位，估算在与其成180°的滚动体与外（内）圈之间的游隙，选择最接近厚度的塞尺。
（3）试着将所选择的塞尺小心的塞入间隙。如果可以很轻松的塞入，则再选择更厚的塞尺；如果不能塞入，则再选择薄些的塞尺。
（4）重复步骤（3），直到选择出最合适能塞入和不能塞入的两个尺寸，那么所测量的间隙大小应该为在两片塞尺的厚度值之间。取这两个塞尺厚度的平均值作为一个测量结果。
（5）多做几组实验，取得到的测量结果的平均值作为最终测量结果。
注：塞尺法只能测量出游隙的大概值，不能得到精确结果。并且塞尺本身不是高精度量具，其要求公差为几个微米左右，同时受塞尺本身厚度的均匀性影响，它只能大概反映出被测量间隙的范围，测量精度不高。
4设计思路
JBT-3573-2004所载明的简易测量法，通过对该测量法的理解和融会贯通，我认为根据其原理，可以转换为轴承外圈被固定外圈被固定，移动轴承内圈并检测其移动量。这样具体到现场可以不拆卸轴承，使用工具直接给电机轴一个向上的力，同时用百分表检测电机轴向上的移动量即为所测轴承径向间隙。因为轴为旋转工作方式，电机端盖和密封与轴之间的间隙绝对大于轴承间隙或等于轴环曲面跳动最大值，故用此方法测得的轴承内圈移动量即可以确定为轴承间隙而且必定是轴承间隙，这是不考虑轴弯曲变形的情况下，在转子自重影响下，会出现两轴端轻度翘曲的情况，但当我们采取自下向上顶的方法获得间隙数值不受此影响。要使用工具顶起电机轴而不能伤害轴承，这样必须要控制向上的力，测量过程中力的变化过程也要在可以监视的范围。经过思考决定使用液压千斤顶进行改装以达到要求。施加于液压千斤顶的力由外负载力决定，即电机轴转子的净重，其值约等于电机净重（电机铭牌标注）一半，由帕斯卡原理知，液压油各位置的压力相等，压力表显示的压力即为液压油的压力，可根据外负载值及其作用面积计算出压力P=F/A，F为外负载值，A为其作用面积。当轴承径向间隙消失，千斤顶再向上顶的外负载将线性增加，对应压力表值增加，故可以根据千斤顶内部压力及百分表数值变化判断径向间隙是否消失，避免过度顶压，伤害轴承或轴。
5测量方法
改装的液压千斤顶和百分表的组合，其检测电机轴承径向间隙，可以在不拆卸轴承的情况下，准确测量轴承径向间隙，使测量过程简单易行同时缩短测量时间。测量过程中，由千斤顶的压力表显示值和百分表的读数判断轴承的径向间隙值。在时间0-t1，是千斤顶施加力举起轴和轴承的过程，此时P值线性增加，百分表位移为0。当施加的力等于电机转子的净重，此时压力值不变，轴上升，百分表位移线性增加，此时的压力值等于Px。当到时间t2时，百分表位移量是b，此时的位移量即为轴承的径向间隙值，当再施加力时，外负载增加，P增加，百分表位移量极小，可以忽视不计，此时应该停止操作，避免过度顶压，伤害轴承或轴。测量结束，开启放压阀泄压。对照国家标准中轴承径向间隙的数值，判断轴承是否需要更换。此方法测量过程中，不需要拆下轴承，不仅节约了时间，且不伤害轴和轴承，测量的轴承径向间隙也为轴承的安装间隙，较拆除轴承测量出来的自由间隙，更接近工作间隙，更为准确。
6成果应用情况
将传统拆卸轴承的压铅法和本文研究的不拆轴承简易法在现场进行测量比较。利用传统压铅法进行轴承径向间隙测量，从拆卸轴承到测量完毕重新安装，整个过程大于60分钟，需要多人协同操作过程较繁琐，拆卸轴承的过程中易对轴和轴承造成损害，且拆除轴承后测量的轴承径向间隙是自由间隙，与轴承安装后的径向间隙存在较大的误差。将设计的装置拿到现场进行试验，单人操作，将电动机断开联轴器，拆除风扇等部件暴露出两个轴端，将装置置于电动机首尾轴端下方，测量轴承径向间隙，测得整个测量过程总共用时20分钟，较传统的方法节约40分钟。
7结束语
总之，在当前各种条件下，圆锥滚子轴承内外端面高度差测量工作的实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析其产生的多方面原因，统筹并进，多措并举，克服该项工作中的诸多难点问题，进而获得最为优化可行的实施策略与效果。
参考文献：
[1]吴刚，沈豪.上海地铁AC01/02型电动列车齿轮箱轴承游隙的确定和调整.机车车辆工艺.2017（11）：60-62.