CN116379981A - 一种角接触球轴承凸出量测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种角接触球轴承凸出量测量装置及测量方法，装置包括底座、测量台、基准块、压块、轴承装夹机构、载荷加载机构和测量机构；测量台置于底座上端，轴承装夹机构通过工件定位轴和套状锁母对待测轴承内圈夹固，轴承装夹机构穿装于测量台顶部安装孔，并使待测轴承外圈下端与安装孔中间孔底面接触，基准块经多个压块压紧固定于安装孔的上部孔内，并压紧待测轴承外圈上端面；载荷加载机构由精密位移台、连接于精密位移台上的L型转接板、固定在L型转接板的测力传感器、连接测力传感器上端的弹簧定位轴及套在弹簧定位轴上的精密弹簧构成，精密弹簧上端顶压于工件定位轴上的弹簧定位面上。本发明无需更换标准块、可实现载荷连续加载。

Description

一种角接触球轴承凸出量测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及轴承测量技术领域，具体为一种角接触球轴承凸出量测量装置及测量方法。

背景技术

早期角接触球轴承凸出量测量采用动态测量，用空气轴承支承导向，加载，测出轴承在一定载荷条件下的端面凸出量。在《轴承》杂志1992年第5期“T6912轴承凸出量测量仪”一文中介绍了这种装置，利用外部气源作为动力，支撑悬浮轴承，通过气动方式加载，以一标准件进行零位测量，将标准件替换为待测轴承，对比获得测试结果。由于装置结构复杂，占地体积大，且受气源质量与压力波动影响，未能再现场得到有效应用。

为解决所存在的上述问题，近年来，出现了一种体积小，操作简便，不需要任何电、气等动力源的结构简单的测量装置。中国发明专利申请公开说明书CN214372110U、CN201285268Y、CN214199907U中均公开这种结构小巧，操作简便的测量装置。

在中国发明专利申请公开说明书CN214199907U中公开的测量装置由限位装置、负荷机构、支撑底座和测量机构组成。通过限位装置将轴承安装在支撑底座上，在轴承下端面处放置测杆，测杆另一端与测量仪表的测量头相接触。测量时，采用一定重量的模拟块将载荷施加到轴承内圈上，通过测量仪表读出凸出量测量值。

在中国发明专利申请公开说明书CN214372110U中公开的适用于测量外径10mm以内的角接触球轴承凸出量测量装置由平台、内外测量负荷组成；平台上设有底座和测量表架；测量架上设有千分表；底座上设有凸柱，用于安装待测轴承；轴承内圈设有内测量负荷；轴承外圈设有外测量负荷。该装置不需要任何电、气等动力源及标准件，通过将不同重量的负荷块直接压在轴承上，以负荷块的重量为载荷对轴承加载，通过分别对轴承的内、外圈进行测量，测出轴承的凸出量值。

在中国发明专利申请公开说明书CN201285268Y中公开的预载≤10N的测量装置。该装置包括平台、标准块、负荷块组成。平台上设有底座及磁力表架，底座上带螺钉紧固的引导套。引导套上装入标准块或待测轴承，在其上配置负荷块。采用比较法，先测出标准块的实际高度偏差和待测轴承内圈的实际高度偏差，然后取下标准块和负荷块，换上待测轴承，再压上负荷块，测量预载下的实际高度偏差。

上述三项现有技术虽然未使用外部电气传动及动力加载装置，使得结构大为简化，但在使用时还不够简便，测量过程中，需要更换标准块和负荷块，载荷加载连续性差；尤其是这三项现有技术存在测量时的状态和实际使用时的状态不一致的情况。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单，无需更换标准块、可实现载荷连续加载、且与实际使用状态保持一致的角接触球轴承凸出量测量装置及测量方法。

本发明的上述目的之一通过如下技术方案来实现：

一种角接触球轴承凸出量测量装置，其特征在于：包括底座、测量台、基准块、压块、轴承装夹机构、载荷加载机构和测量机构；

所述测量台置于底座上端，测量台为内部设置有安装腔且前侧和底部呈开口状的板壳结构，在测量台的顶部中间位置设置有安装孔，安装孔为由上部孔、中间孔和下部孔构成的三阶阶梯孔；

所述轴承装夹机构由工件定位轴和套状锁母构构成，所述工件定位轴的中上部设置有轴承定位面，所述工件定位轴的上端设置有外螺纹；所述工件定位轴的中下部设置有弹簧定位面；所述套状螺母为上端设置有平底的螺母结构；所述套状锁母由上至下通过螺纹配合连接于工件定位轴的上端，使待测轴承以内圈被夹持定位的方式固定于套状螺母的下端及轴承定位面之间；

所述轴承装夹机构由上至下穿装于测量台上的安装孔内，使待测轴承的外圈下端与所述中间孔的底面相接触；

所述基准块为设有中心孔的法兰盘结构，所述基准块同轴设置于所述上部孔内，使基准块的中心孔套设于套状锁母的外部，且基准块的上端面与套装锁母的上端面位于同一平面上；基准块的下端面与待测轴承的外圈上端面接触；数个压块沿圆周均布设在于基准块的***，压块的内端与基准块的法兰部的上端面接触，压块的外端与测量台的顶面接触，所述压块的中部通过安装螺钉与测量台的顶部固定连接；

所述载荷加载机构整体安装于测量台的安装腔中，由精密位移台、测力传感器、精密弹簧、弹簧定位轴和L型转接板组成；所述精密位移台呈竖向设置，精密位移台的导轨固定在测量台的后侧壁上；所述L型转接板的竖板部与精密位移台的滑块前侧固定连接；在L型转接板的横板上端设置有所述测力传感器，测量传感器的下端与L型转接板的横板固定连接，测量传感器的上端与弹簧定位轴的下端固定连接；所述精密弹簧的下部与弹簧定位轴的上部套装配合；所述精密弹簧的上部套装于工件定位轴的下部，且精密弹簧的上端与所述弹簧定位面形成压紧接触；所述测力传感器与外设的显示屏连接；

所述测量机构由测量仪表和仪表架构成，所述测量仪表以测量头朝下的方式安装于仪表架上。

而且，所述工件定位轴为由上下四段构成的阶梯轴，由上至下，第一轴段的外径与待测轴承的的内径一致，第二轴段的外径大于第一轴端的外径且小于等于待测轴承的内圈外径，第三轴端的外径大于第二轴段的外径，第四轴段的外径小于第三轴段的外径；其中，第一轴段和第二轴段之间的过渡平面为所述轴承定位面。

而且，所述压块为T型块结构，压块的上部块的内外侧面均采用圆弧面，上部块的外侧圆弧面的直径大于测量台的上部孔的直径，上部块的内侧圆弧面的直径小于基准块的下法兰部的外径；压块的下部块的内侧外面均采用圆弧面，下部块的外侧圆弧面的直径与测量台的上部孔的直径一致，下部块的内侧圆弧面的直径与基准块的下法兰部的外径一致；所述基准块的法兰部上端设置有外环形凹台，外环形凹台与压块的上部块内端下表面压紧接触，压块的下部块的内侧圆面与标准块的下法兰部的外侧面之间的间隙小于0.01mm。

而且，述仪表架由立杆和横杆构成；所述立杆垂直固定在底座上端位于测量台的一侧；所述横杆的一端以上下可调位的方式与立柱的上端垂直固定连接。

本发明的上述目的之二通过如下技术方案来实现：

一种基于上述角接触球轴承凸出量测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将被测轴承装夹到轴承装夹机构中，然后装入测量台上的中间安装孔内；

步骤2、装入基准块，通过多个压块和螺钉压紧基准块，并通过测量仪表与基准块上端的多个不同点为接触测量基准块的水平状态，并进行调平，使跳动量为0um；

步骤3、移动精密位移台，通过精密弹簧将加载力传递到测力传感器并通过外接的显示屏进行显示，记录测量仪表在不同加载力下的数值，即为凸出量值；其中，正值表示轴承外圈凸出内圈，负值表示轴承内圈凸出外圈。

本发明具有的优点和积极效果：

1、本发明中的载荷加载机构，通过操作位移传感器可以实现载荷连续加载，解决现有技术中需要频繁更换负荷块(即加载块)的问题。

2、本发明中的基准块和锁母等高，分别与被测轴承的两个套圈紧贴，通过两者的端面跳动量可以直接测出凸出量，从而解决了现有技术中需要更换标准块和负荷块的问题。

3、本发明中的轴承装夹装置和压块锁紧机构使得轴承在测量时被测轴承的状态与实际使用时的状态一致，满足要求轴承轴向固定情况下的需要。

附图说明

图1是本发明的整体外观示意图；

图2是本发明的纵向剖视图；

图3是本发明的上部局部结构示意图；

图4是本发明用轴承装夹机构夹紧轴承的结构示意图；

图5是本发明载荷加载机构的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

一种角接触球轴承凸出量测量装置，请参见图1-图5，其发明点为：

包括底座1、测量台2、基准块3、压块4、轴承装夹机构7、载荷加载机构6和测量机构5。

所述底座上端面为基准面，用于对测量台进行定位。

所述测量台置于基座的上端面上，不需要与底座固定。用于安装基准块、压块、轴承装夹机构和载荷加载机构。所述测量台为内部设置有安装腔且前侧和底部呈开口状的板壳结构。测量台的顶部中间位置设置有安装孔，所述安装孔为由上部孔、中间孔和下部孔构成的三阶阶梯孔，从上至下三个孔的孔径依次减小。所述上部孔的孔径大于标准孔的外径，并在上部孔的底部沿圆周方向均布设置有多个螺纹孔。所述中间孔的孔径与待测轴承的外径尺寸匹配，所述下部孔的孔径小于待测轴承的外圈内径，且大于待测轴承的内圈的外径。

所述轴承装夹机构用于安装待测轴承8，包括工件定位轴7.2和套状锁母7.1，所述工件定位轴为由上下四段构成的阶梯轴，由上至下，第一轴段的外径与待测轴承的的内径一致，第二轴段的外径大于第一轴端的外径且小于等于待测轴承的内圈外径，第三轴端的外径大于第二轴段的外径，第四轴段的外径小于第三轴段的外径。其中，第一轴段和第二轴段之间的过渡平面为轴承定位面。所述第一轴段的上端部设置有外螺纹，用于与套状锁母连接。所述套状螺母为上端设置有平底的螺母结构，且套状螺母的外径小于待测轴承的外圈内径。所述套状螺母由上至下通过螺纹连接于工件定位轴的第一轴段的上部，使待测的轴承夹持固定于套状螺母的下端与上述轴承定位面之间。

所述基准块为内设有中心孔的法兰盘结构，基准块的上端为测量的基准面，基准块的下端面用于与待测轴承的外圈上端面压紧接触。所述基准块同轴设置于测量台的安装孔的上部孔内。所述压块为数块，压块用于将基准块压紧固定于测量台上。数个压块沿圆周均布设在于基准块的***，压块的内端与基准块的法兰部的上端面接触，压块的外端与测量台的顶面接触，在压块上的中部设置有螺钉穿装孔，在螺钉穿装孔内穿装有螺钉，通过与上述安装孔的上部孔底面的螺纹孔连接，实现基准块的压紧固定。

上述压块与基准块及测量台的配合优选方式为：

所述压块采用T型块结构，压块的上部块的内外侧面均采用圆弧面，其中外侧圆弧面的直径大于测量台的上部孔的直径，内侧圆弧面的直径小于基准块的下法兰部的外径。压块的下部块的内侧外面均采用圆弧面，其中外侧圆弧面的直径与测量台的上部孔的直径一致，而内侧圆弧面的直径与基准块的下法兰部的外径一致。对应于上述压块的设计结构，所述基准块的法兰部上端设置有外环形凹台，该外环形凹台用于与压块的上部块内端下表面接触，实现对标准块的压紧。在压块压紧基准块后，压块的下部块的内侧圆面与标准块的下法兰部的外侧面之间的间隙小于0.01mm，从而通过一圈多个压块的布置形式，实现对基准块的中心定位。

所述载荷加载机构用于给待测轴承的内圈施加向上的加载力，其整体设置于测量台的安装腔内。主要由精密位移台6.5、测力传感器6.3、精密弹簧6.1、弹簧定位轴6.2和L型转接板6.4组成。所述精密位移台呈竖向设置，精密位移台的导轨固定在测量台的后侧壁上，精密位移台滑块通过由伺服电机驱动的精密丝杠螺母传动机构以上下可移动的方式安装在导轨的前侧。所述L型转接板的竖板部与精密位移台的滑块前侧固定连接，通过滑块的移动，可带动L型转接板上下移动。在L型转接板的横板上端设置有所述测力传感器，测量传感器的下端通过螺钉6.6与L型转接板的横板固定连接，在测量传感器的上端通过螺纹配合与弹簧定位轴的下端固定连接。所述精密弹簧的下部与弹簧定位轴的上部套装配合，实现对弹簧的定位。精密弹簧的上部用于与工件定位轴的第三轴段的下端面接触，实现将加载力传递到待测轴承的内圈上。

所述测量机构包括测量仪表5.3和仪表架。所述仪表架由立杆5.1和横杆5.2构成。所述立杆垂直固定在底座上端位于测量台的一侧。所述横杆的一端以上下可调位的方式与立柱的上端垂直固定连接。可采用的方式为：在横杆的一端设置有与立柱形状匹配的安装孔，并在安装孔的侧壁上至少设置一紧定螺钉安装孔，横杆通过安装孔套装在立柱的上端，在紧定螺钉安装孔内旋紧紧固螺钉，实现将横杆固定在立柱上。所述测量仪表以测量端朝向的方式垂直固定安装在横杆的另一端。在测量装置安装的过程中，所述测量仪表用于对基准块进行找平测量。而在对轴承进行测量的过程中，用于对凸出量进行测量。

本发明角接触球轴承凸出量测量的使用操作过程如下：

将被测轴承装夹到轴承装夹机构中，然后装入测量台上的中间安装孔内，装入基准块，通过多个压块和螺钉压紧基准块，并通过测量仪表与基准块上端的多个不同点为接触测量基准块的水平状态，并进行调平，使跳动量为0um，此时，待测轴承的外圈通过标准块的下端面及测量台的安装孔的中间孔的底面实现上下压紧固定；另外，套状锁母的上端与标准块的上端位于同一平面上，另外，工件定位轴的第四轴端与精密弹簧插装配合，且第三轴端的下端与精密弹簧的上端接触；然后移动精密位移台，通过精密弹簧将加载力传递到测力传感器并通过外接的显示屏进行显示，此时将测量仪表指在套状锁母的上端中心处，记录测量仪表在不同加载力下的数值，即为凸出量值。其中，正值表示轴承外圈凸出内圈，负值表示轴承内圈凸出外圈。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变换和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种角接触球轴承凸出量测量装置，其特征在于：包括底座、测量台、基准块、压块、轴承装夹机构、载荷加载机构和测量机构；

所述测量台置于底座上端，测量台为内部设置有安装腔且前侧和底部呈开口状的板壳结构，在测量台的顶部中间位置设置有安装孔，安装孔为由上部孔、中间孔和下部孔构成的三阶阶梯孔；

所述轴承装夹机构由工件定位轴和套状锁母构构成，所述工件定位轴的中上部设置有轴承定位面，所述工件定位轴的上端设置有外螺纹；所述工件定位轴的中下部设置有弹簧定位面；所述套状螺母为上端设置有平底的螺母结构；所述套状锁母由上至下通过螺纹配合连接于工件定位轴的上端，使待测轴承以内圈被夹持定位的方式固定于套状螺母的下端及轴承定位面之间；

所述轴承装夹机构由上至下穿装于测量台上的安装孔内，使待测轴承的外圈下端与所述中间孔的底面相接触；

所述基准块为设有中心孔的法兰盘结构，所述基准块同轴设置于所述上部孔内，使基准块的中心孔套设于套状锁母的外部，且基准块的上端面与套装锁母的上端面位于同一平面上；基准块的下端面与待测轴承的外圈上端面接触；数个压块沿圆周均布设在于基准块的***，压块的内端与基准块的法兰部的上端面接触，压块的外端与测量台的顶面接触，所述压块的中部通过安装螺钉与测量台的顶部固定连接；

所述载荷加载机构整体安装于测量台的安装腔中，由精密位移台、测力传感器、精密弹簧、弹簧定位轴和L型转接板组成；所述精密位移台呈竖向设置，精密位移台的导轨固定在测量台的后侧壁上；所述L型转接板的竖板部与精密位移台的滑块前侧固定连接；在L型转接板的横板上端设置有所述测力传感器，测量传感器的下端与L型转接板的横板固定连接，测量传感器的上端与弹簧定位轴的下端固定连接；所述精密弹簧的下部与弹簧定位轴的上部套装配合；所述精密弹簧的上部套装于工件定位轴的下部，且精密弹簧的上端与所述弹簧定位面形成压紧接触；所述测力传感器与外设的显示屏连接；

所述测量机构由测量仪表和仪表架构成，所述测量仪表以测量头朝下的方式安装于仪表架上。

2.根据权利要求1所述的角接触球轴承凸出量测量装置，其特征在于：所述工件定位轴为由上下四段构成的阶梯轴，由上至下，第一轴段的外径与待测轴承的的内径一致，第二轴段的外径大于第一轴端的外径且小于等于待测轴承的内圈外径，第三轴端的外径大于第二轴段的外径，第四轴段的外径小于第三轴段的外径；其中，第一轴段和第二轴段之间的过渡平面为所述轴承定位面。

3.根据权利要求1所述的角接触球轴承凸出量测量装置，其特征在于：所述压块为T型块结构，压块的上部块的内外侧面均采用圆弧面，上部块的外侧圆弧面的直径大于测量台的上部孔的直径，上部块的内侧圆弧面的直径小于基准块的下法兰部的外径；压块的下部块的内侧外面均采用圆弧面，下部块的外侧圆弧面的直径与测量台的上部孔的直径一致，下部块的内侧圆弧面的直径与基准块的下法兰部的外径一致；所述基准块的法兰部上端设置有外环形凹台，外环形凹台与压块的上部块内端下表面压紧接触，压块的下部块的内侧圆面与标准块的下法兰部的外侧面之间的间隙小于0.01mm。

4.根据权利要求1所述的角接触球轴承凸出量测量装置，其特征在于：所述仪表架由立杆和横杆构成；所述立杆垂直固定在底座上端位于测量台的一侧；所述横杆的一端以上下可调位的方式与立柱的上端垂直固定连接。

5.一种基于权利要求1-4任一所述的角接触球轴承凸出量测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将被测轴承装夹到轴承装夹机构中，然后装入测量台上的中间安装孔内；

步骤2、装入基准块，通过多个压块和螺钉压紧基准块，并通过测量仪表与基准块上端的多个不同点为接触测量基准块的水平状态，并进行调平，使跳动量为0um；

步骤3、移动精密位移台，通过精密弹簧将加载力传递到测力传感器并通过外接的显示屏进行显示，记录测量仪表在不同加载力下的数值，即为凸出量值；其中，正值表示轴承外圈凸出内圈，负值表示轴承内圈凸出外圈。

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