專利名稱：四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承滾珠直徑預測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軸承測量和裝配技術，具體地說是一種四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承滾珠直徑預測方法。
背景技術：
轉(zhuǎn)盤軸承是連接兩大型相對回轉(zhuǎn)部件的關鍵部分，廣泛用于工程機械、建筑機械、風力發(fā)電機、雷達、坦克等，與普通軸承相比具有尺寸巨大、承載復雜、轉(zhuǎn)速較低等特點。不同的應用場合對轉(zhuǎn)盤軸承的性能要求也不同，除了受設計、加工的影響外，裝配質(zhì)量也將嚴重影響回轉(zhuǎn)支承的性能。裝配主要影響轉(zhuǎn)盤軸承的游隙，游隙對轉(zhuǎn)盤軸承的承載能力、回轉(zhuǎn)靈敏性、壽命、振動特性
等都有非常重要的影響。JB/T2300-1999、 JG/T66-1999、 JB10705—2007等標準都對轉(zhuǎn)盤軸承的游隙作了明確的要求。由于滾道直徑巨大、型面復雜，加工后內(nèi)外圈滾道直徑很難精確測量，通常在加工后用專用測量桿或改造游標卡尺測量卡爪分別測量內(nèi)、外圈滾道直徑，但是游標卡尺測量精度不高，且專用測量桿人工間接對比測量方法引入二次測量誤差，使?jié)L道直徑測量誤差較大，因此在隨機選擇兩個內(nèi)外圈進行裝配時很難確定鋼球直徑來保證合理的游隙。
總之依靠加工很難保證裝配后的游隙。目前通行控制游隙的方法是在裝配時選配不同尺寸的滾珠，這種方法非常繁瑣， 一次成功的概率很小，通常需要多次裝拆、選配直至測量軸向游隙達到要求，工作量大、效率低、精度差、很大程度上依賴于裝配工的個人操作水平。鑒于此，必須探索新的游隙測量和裝配方法，可以預測一定游隙下的適用滾珠直徑，省去繁瑣的選配過程，提高裝配效率、降低工人工作負荷，并且測量系統(tǒng)應能夠集成于轉(zhuǎn)盤軸承的裝配臺上,盡量減少轉(zhuǎn)盤軸承圈的運輸、吊裝和校準，在裝配臺上就能完成滾珠直徑預測和裝配的全部過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承滾珠直徑預測方法，利用高精度光柵尺測量內(nèi)外圈與標準滾珠的徑向游隙，依此預測一定游隙下的適用滾珠直徑。
本發(fā)明的技術方案是
本發(fā)明采用高精度光柵尺測量距離A、 A、仏、&，利用公式Cj(《,+92-A-A) + (^+"!+附2+"2)計算出標準滾珠與轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)外圈的徑向游
隙，再根據(jù)公式"」*-￡) -。2-*計算出、最后根據(jù)目標游隙和公式
及_<
C。丫 "2 J
計算出選配滾珠的直徑<
一種四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承滾珠直徑預測方法，通過光柵尺測量軸承內(nèi)外圈與標準滾珠配合時的徑向游隙，依此預測一定游隙下的適用滾珠直徑，其特征在于包括如下步驟
A、將四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承的軸承內(nèi)圈水平置于裝配臺上，沿AC、 BD方向直線移動兩個V形塊使其靠近軸承內(nèi)圈，接觸前在兩個V形塊的V形槽與軸承內(nèi)圈的滾道之間分別放置一個標準滾珠，之后繼續(xù)移動兩個V形塊，使標準滾珠與轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈的滾道和V形塊的V形槽緊密接觸，每個標準滾珠的位置由軸承內(nèi)圈的滾道和v形塊的V形槽的型面約束，使用光柵尺測量出兩個V形塊參考 點c和d分別與第一光柵尺原點a和第二光柵尺原點b的距離a和a ;
B、 將四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承的軸承外圈水平置于裝配臺上，沿AC、 BD方向直線 移動兩個V形塊使其靠近軸承外圈，接觸前在兩個V形塊的V形槽與軸承外圈 的滾道之間分別放置一個標準滾珠，之后繼續(xù)移動兩個V形塊，使標準滾珠與 轉(zhuǎn)盤軸承外圈的滾道和V形塊的V形槽緊密接觸，每個標準滾珠的位置由軸承 外圈的滾道和V形塊的V-形槽的型面約束，使用光柵尺測量出兩個V形塊參考 點C和D分別與第一光柵尺原點A和第二光柵尺原點B的距離仏和《2;
c、 根據(jù)公式C;—仏+《2-a-a) + (/^+巧+m2+"2)計算出標準滾珠與轉(zhuǎn)盤軸承軸承
內(nèi)圈、軸承外圈裝配時的徑向游隙c,，
式中W 、 w分別為置于V形塊與軸承內(nèi)圈滾道之間的兩個標準滾珠的幾何 中心與V形塊參考點C、 D之間的水平距離，、 "2分別為置于V形塊與軸承 外圈滾道之間的兩個標準滾珠的幾何中心與V形塊參考點C、 D之間的水平距 離；
D、根據(jù)公式"f及-^f— -S計算出A，式中；A為滾道曲率中心徑向偏距，
d為標準滾珠直徑，及為軸承外圈滾道、軸承內(nèi)圈滾道的曲率半徑，《為滾道曲 率中心軸向偏距；
計算出滾珠的直徑d'，式
2 J
E、根據(jù)目標軸向游隙和公式^ = 2>< 中i 為軸承內(nèi)滾道、外滾道的曲率半徑，a為滾道曲率中心軸向偏距，&為 目標軸向游隙。
所述公式Cr—仏+《2-A-A) + (W+"l+加2+"2)中W+巧+加2+"2的標定方法步驟如下
根據(jù)方程式
<formula>formula see original document page 7</formula>
f尋出/"!+附2+巧+n2 =e + /-(1s1+1s2+1s3+1y4)
式中e為兩個V形塊的一側(cè)V形槽與標準滾珠組合時的總寬度，/為兩個 V形塊的另一側(cè)V形槽與標準滾珠組合時的總寬度距離，A、 ^分別為一個V形 塊參考點C與其兩側(cè)面的距離，A、 A分別為另一V形塊參考點D與其兩側(cè)面的 距離，e、 /、 a+&、 &+54由測量儀測量獲得。
所述標準滾珠初始為自由狀態(tài)，其位置由軸承內(nèi)圈滾道或軸承外圈滾道與V 形塊的V形槽的型面約束。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的預測方法可以預測一定游隙下的適用滾珠直徑，省去多次選配過 程，提高裝配精度和效率，填補了行業(yè)空白。
本發(fā)明避免了使用測量桿人工間接對比測量方法引入二次測量誤差的可 能，在隨機選擇兩個內(nèi)外圈進行裝配時可以通過確定直徑來保證合理的游隙。 只需V形塊、光柵尺等常規(guī)儀器就可實現(xiàn)。
只需經(jīng)過一次測量選配，就可確定滾珠直徑使軸向游隙達到要求，工作量 小、效率高、精度高，而且不再依賴裝配工人個人的操作水平，具有很好地推 廣應用價值。


圖1為本發(fā)明的軸承內(nèi)圈滾道測量原理圖。 圖2為本發(fā)明的軸承內(nèi)圈滾道測量示意圖。
7圖3為本發(fā)明的軸承外圈滾道測量原理圖。
圖4為本發(fā)明的軸承外圈滾道測量示意圖。
圖5為本發(fā)明的滾道與標準滾珠的幾何參數(shù)關系示意圖。
圖6為本發(fā)明的^+A+^+A的數(shù)值標定示意圖之一。
圖7為本發(fā)明的^+A + W + A的數(shù)值標定示意圖之二。
圖中1為V形塊、2為標準滾珠、3為軸承內(nèi)圈、4為軸承外圈。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
一種四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承滾珠直徑預測方法，通過光柵尺測量軸承內(nèi)外圈 與標準滾珠配合時的徑向游隙，依此預測一定游隙下的適用滾珠直徑，其特征 在于包括如下步驟
A、 將四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承的軸承內(nèi)圈3水平置于裝配臺上，通過滾至絲杠沿AC、
bd方向直線移動兩個v形塊i 、 r使其靠近軸承內(nèi)圈3，兩個v形塊i、 r 設置在滾珠絲杠的螺母上，接觸前在兩個v形塊i、 r的v形槽與軸承內(nèi)圈3 的滾道之間分別放置一個標準滾珠2,之后繼續(xù)移動兩個v形塊i 、 r，使標
準滾珠2與轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈3的滾道和V形塊1、 r的v形槽緊密接觸，每個標 準滾珠2的位置由軸承內(nèi)圈3的滾道和V形塊1、 r的v形槽的型面約束，使 用光柵尺測量出兩個v形塊i 、 r參考點C和D分別與第一光柵尺原點A和第
二光柵尺原點b的距離a和a;
B、 將四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承的軸承外圈4水平置于裝配臺上，沿AC、 BD方向直
線移動兩個v形塊i、 r使其靠近軸承外圈4，接觸前在兩個 形塊i、 r的V形槽與軸承外圈4的滾道之間分別放置一個標準滾珠2，之后繼續(xù)移動兩個
v形塊i、 r,使標準滾珠2與轉(zhuǎn)盤軸承外圈4的滾道和v形塊i 、 r的v形
槽緊密接觸，每個標準滾珠2的位置由軸承外圈4的滾道和V形塊1、 r的v
形槽的型面約束，使用光柵尺測量出兩個v形塊i、 r參考點c和D分別與第
一光柵尺原點a和第二光柵尺原點b的距離&和《2 ;
C、根據(jù)公式C,-(《,+《2-巧-A)+(/^+巧+w2+AO計算出標準滾珠2與轉(zhuǎn)盤軸承軸
承內(nèi)圈3、軸承外圈4裝配時的徑向游隙c;,
式中w、 ^分別為置于v形塊i、 r與軸承內(nèi)圈3滾道之間的兩個標準
滾珠2的幾何中心與V形塊1、 l'參考點c、 D之間的水平距離，a、 ^分別 為置于V形塊1 、 l'與軸承外圈4滾道之間的兩個標準滾珠2的幾何中心與V 形塊i、 r參考點c、 D之間的水平距離；
2
c 、
D、根據(jù)公式/ =、及-^ -"2—^計算出A，式中；A為滾道曲率中心徑向偏距,
2
d為標準滾珠2直徑，i 為軸承外圈4滾道、軸承內(nèi)圈3滾道的曲率半徑，《為 滾道曲率中心軸向偏距；
E、根據(jù)目標軸向游隙和公式^ = ^
及一,
C。丫 " 2 J
計算出滾珠的直徑d ',式
中i 為軸承內(nèi)滾道、外滾道的曲率半徑，a為滾道曲率中心軸向偏距，e。為 目標軸向游隙。
公式c,-(《+《廣A—/ 2) + (/n,+巧+加2+"2)中t^+a+z^+a的豐示定方法步驟如
下
根據(jù)方程式 Jez^+^+^+^
1 / = & + "l + "2 + A
H出W,+附2+^+W2 =6 + / — (^+_ 2+^+^)式中e為兩個V形塊l、 1'的一側(cè)V形槽與標準滾珠組合時的總寬度，/
為兩個v形塊i、 r的另一側(cè)v形槽與標準滾珠組合時的總寬度距離，^、 a分 別為一個v形塊i參考點c與其兩側(cè)面的距離，a、 ^分別為另一v形塊r參
考點d與其兩側(cè)面的距離，e、 /、 s1+a、 ^+a由測量儀測量獲得。
標準滾珠2初始為自由狀態(tài)，其位置由軸承內(nèi)圈3滾道或軸承外圈4滾道
與v形塊i、 r的v形槽的型面約束。
標準滾珠2初始為自由狀態(tài)，其位置由軸承內(nèi)圈3滾道或軸承外圈4滾道
與v形塊i、 r的v形槽的型面約束。
結(jié)合圖l、 2、 3、 4:兩個V形塊分別沿AC、 BD直線運動，運動距離由光柵 尺測出，兩根光柵尺的原點分別為A、 B,內(nèi)、外滾道直徑分別為
式中A、 /2分別為光柵原點與轉(zhuǎn)盤軸承旋轉(zhuǎn)中心之間的距離。 根據(jù)內(nèi)外圈的滾道直徑可得滾道與標準滾珠的徑向游隙為
其中w,、m2、a、"2為固定值，可通過高精度檢測裝置標定獲得。
如圖5， U、 V、 W、 q是四段滾道圓弧的中心，圓弧半徑為R; O是內(nèi)、外滾 道中心，也是零游隙接觸時的滾珠中心位置，標準滾珠直徑為d; 0'為標準滾 珠2與軸承內(nèi)圈3滾道或軸承外圈4滾道接觸狀態(tài)下的中心；BE距離為a; GF
距離為h，當內(nèi)、外圈選定后為h常量；M點為實際接觸點，即滾珠與滾道圓弧
在M點相切；MN為徑向游隙的一半，并且與OO'相等，即Cr/2;由圖2可知三 角形BEO'和BFM相似，三角形BEO'和0' HM相似，可得<formula>formula see original document page 11</formula>
解方程組(3),可得:
<formula>formula see original document page 11</formula>
如果已知要求配合徑向間隙為C,，則由公式(4)求得合適滾珠直徑為
廣<formula>formula see original document page 11</formula>2
(5)
根據(jù)國家標準轉(zhuǎn)盤軸承檢驗時以軸向游隙為測量標準，根據(jù)上述推導過程
同理可得
<formula>formula see original document page 11</formula>(6)
其中C。為軸向游隙，因此根據(jù)徑向間隙預測滾珠直徑的方法為首先根據(jù) 徑向游隙和公式(4)求得h，然后再根據(jù)軸向游隙要求和公式(6)求得合適的
滾珠直徑。
W + A +/n2 + "2標定方法如下 本系統(tǒng)采用間接標定方法，如圖6、 7所示。 由圖6、 7可得
<formula>formula see original document page 11</formula>由式(7)可得
(7)+m2 + 2 =e + / — (& +s2 + s3 +s4) (8) 式中e、 /、 &+52、 ^+A用高精度測量儀測量獲得。
上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā) 明的構思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計構思前提下，本領域中普通工 程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發(fā)明的保 護范圍，本發(fā)明請求保護的技術內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權利要求書中。
權利要求
1、一種四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承滾珠直徑預測方法，通過光柵尺測量軸承內(nèi)外圈與標準滾珠配合時的徑向游隙，依此預測一定游隙下的適用滾珠直徑，其特征在于包括如下步驟A、將四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承的軸承內(nèi)圈(3)水平置于裝配臺上，沿AC、BD方向直線移動兩個V形塊(1，1’)使其靠近軸承內(nèi)圈(3)，接觸前在兩個V形塊(1，1’-)的V形槽與軸承內(nèi)圈(3)的滾道之間分別放置一個標準滾珠(2)，之后繼續(xù)移動兩個V形塊(1，1’)，使標準滾珠(2)與轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈(3)的滾道和V形塊(1，1’)的V形槽緊密接觸，每個標準滾珠(2)的位置由軸承內(nèi)圈(3)的滾道和V形塊(1，1’)的V形槽的型面約束，使用光柵尺測量出兩個V形塊(1，1’)參考點C和D分別與第一光柵尺原點A和第二光柵尺原點B的距離p1和p2；B、將四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承的軸承外圈(4)水平置于裝配臺上，沿AC、BD方向直線移動兩個V形塊(1，1’)使其靠近軸承外圈(4)，接觸前在兩個V形塊(1，1’)的V形槽與軸承外圈(4)的滾道之間分別放置一個標準滾珠(2)，之后繼續(xù)移動兩個V形塊(1，1’)，使標準滾珠(2)與轉(zhuǎn)盤軸承外圈(4)的滾道和V形塊(1，1’)的V形槽緊密接觸，每個標準滾珠(2)的位置由軸承外圈(4)的滾道和V形塊(1，1’)的V形槽的型面約束，使用光柵尺測量出兩個V形塊(1，1’)參考點C和D分別與第一光柵尺原點A和第二光柵尺原點B的距離q1和q2；C、根據(jù)公式Cr＝(q1+q2-p1-p2)+(m1+n1+m2+n2)計算出標準滾珠(2)與轉(zhuǎn)盤軸承軸承內(nèi)圈(3)、軸承外圈(4)裝配時的徑向游隙Cr，式中m1、m2分別為置于V形塊(1，1’)與軸承內(nèi)圈(3)滾道之間的兩個標準滾珠(2)的幾何中心與V形塊(1，1’)參考點C、D之間的水平距離，n1、n2分別為置于V形塊(1，1’)與軸承外圈(4)滾道之間的兩個標準滾珠(2)的幾何中心與V形塊(1，1’)參考點C、D之間的水平距離；D、根據(jù)公式 id="icf0001" file="A2009101835500003C1.tif" wi="41" he="13" top= "71" left = "48" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>計算出h，式中；h為滾道曲率中心徑向偏距，d為標準滾珠(2)直徑，R為軸承外圈(4)滾道、軸承內(nèi)圈(3)滾道的曲率半徑，a為滾道曲率中心軸向偏距；E、根據(jù)目標軸向游隙和公式 id="icf0002" file="A2009101835500003C2.tif" wi="52" he="15" top= "109" left = "81" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>計算出滾珠的直徑d′，式中R為軸承內(nèi)滾道、外滾道的曲率半徑，a為滾道曲率中心軸向偏距，Ca為目標軸向游隙。
2、 根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征在于所述公式Cr =(仏+《2 - A - A) + 0"l + ! +/"2 +"2)中M +巧+ W2 + A的標定方法步驟如下根據(jù)方程式 je^+7Wj+m2+S4得出^ +附2 +"i +"2 =e ++s2 +J3 +s4)式中e為兩個V形塊(l， l')的一側(cè)V形槽與標準滾珠組合時的總寬度，/為兩個v形塊(i ， r)的另一側(cè)v形槽與標準滾珠組合時的總寬度距離，a、^分別為一個v形塊(i)參考點c與其兩側(cè)面的距離，a、 ^分別為另一v形塊(I')參考點D與其兩側(cè)面的距離，"/、 s1+a、 4+~由測量儀測量獲得。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述標準滾珠(2)初始為自由狀態(tài)，其位置由軸承內(nèi)圈(3)滾道或軸承外圈(4)滾道與V形塊(1 ， r)的v形槽的型面約束。
全文摘要
一種四點角接觸轉(zhuǎn)盤軸承滾珠直徑預測方法，通過光柵尺測量轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)外圈與標準滾珠裝配時的徑向游隙，依此預測一定游隙下的適用滾珠直徑。本發(fā)明的預測方法可以預測一定游隙下的適用滾珠直徑，省去多次選配過程，提高裝配精度和效率，填補了行業(yè)空白。本發(fā)明避免了使用測量桿人工間接對比測量方法引入二次測量誤差的可能，在隨機選擇兩個內(nèi)外圈進行裝配時可以通過確定鋼球直徑來保證合理的游隙。只需V形塊，光柵尺等常規(guī)儀器就可實現(xiàn)。
文檔編號G01B11/08GK101666627SQ200910183550
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權日2009年9月23日
發(fā)明者洪榮晶, 華 王, 高學海, 黃筱調(diào) 申請人:南京工業(yè)大學;南京工大數(shù)控科技有限公司