外球面球轴承球面对称度的分析与测量

　　外球面球轴承外圈球面和沟道的位置轴向基准均是宽度中心平面,其形状和位置关系均以对称度形式表示,前一个对称度即球面对称度,后一个以沟位置评定。沟位置已讨论得很清楚,球面对称度却讨论得不多,而球面对称度对轴承的性能和入座后的调心性能均有明显影响。由于外球面球轴承生产中关于球面对称度的设计与测量存在一些问题,本文对此作一分析。

　　1 球面对称度设计

　　1.1 球面对称度的公差带定义

　　球面对称度的公差带是距离为公差值t,且相对于外圈宽度中心平面对称配置的两平行面之间的区域。两平行平面指球的中心径向平面。

　　1.2 球面对称度的公差带示例

　　因外球面球轴承外圈轴向存在两个对称度和对球面对称度的理解不够准确,导致产品图样对此不作标注或标注不准确。特别是对称度要求没有明确指向被测要素。这里给出图1所示的标注方法供参用。图1中,D为轴承外圈的球径,C为宽度。

　　1.3 球面对称度公差值t

　　由文献[1]和[2]可知,当球径在30~150mm的尺寸范围内,球径偏差按公差h5确定,150~315的尺寸范围内,按h6。由文献[3]中查得的球面对称度公差值示于表1(球径按文献[2]分段方法)。

　　显然,现行设计中规定的值(如20~80μm)比表1的值大,这样,不仅使它与h5或h6的球径偏差不相匹配,而且对产品质量也是不利的。

　　2 球面对称度测量

　　球面对称度公差值t无法直接测得,因此一般都采用间接测量法测量离开套圈两端面一定距离h(测距)处两径向截面圆的直径差ΔDh。测量时,容易误将测值直接作为公差值t,实际上,ΔDh与t并不相等。

　　图2中,在外圈中心平面内建立xoy平面直角坐标系,x轴沿套圈轴线,y轴沿套圈半径。C0标注xoy平面上理想位置的球面,C1和C2分别表示对称度公差为t时C0的两个极限位置。对此,C0、C1和C2的方程可分别表示为

　　A和B是C2上测距h处的两点。它们的横坐标分别为xA=h-(C/2),xB=C/2)-h,代入(3)式并整理得

　　由于公差值t是小量,因此

　　令2(C/2-h)/[(D/2)²-(C/2-h)²]=K,显然K=tgα,α如图2所示。由于一般设计中αmax<45°,故K<1,ΔDh=Kt可以看出,ΔDh要比t小得多,用间接测量法,直接以ΔDh来控制球面对称度公差值t无疑是不正确的,而且偏松。只有将ΔDh控制在Kt时,产品的球面对称度才真正得到控制。

　　以UC205为例, D=52, C=15,假定t=0.01,当测距h=3时,允许的ΔDh的极限值[ΔDh]=0.003 5;当h=5时[ΔDh]=0.0019。而且对于同一测距,一般大型号产品比小型号产品的K要小;同一产品,大测距比小测距的K要小。如直接以t来控制ΔDh,K越小,对质量控制就越不利。量t当以间接测量法,以距端面h处两径向截面圆的直径差ΔDh来测时,应根据确定的产品型号(D、C已知),查得对称度公差值t,选择合适的测距h,然后把D、C、h及t代入(4)式计算出$Dh(Kt)并以此控制测距h处两径向截面圆的直径差。