轴承保持架动平衡检测难点攻关

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轴承保持架动平衡检测难点攻关

刘海波①;古毅于;张凯锐①;王涛①

(①中国航发哈尔滨轴承有限公司，哈尔滨150050;②哈尔滨东安汽车动力股份有限公司，哈尔滨150050 )

摘要：航空轴承是在高转数条件下工作的。要提高轴承使用寿命和使用性能，提高轴承保持架的动不平衡量是有效措施之一。通

过对轴承保持架动平衡工装进行优化，实现了保持架动不平衡量的精准检测，也为后续去重平衡工作奠定了基础。经过实验验证，该 优化方法合理可行，其经验可推广给其它无芯轴类产品动平衡研究。

关键词：动平衡;动不平衡量;去重平衡;使用寿命1概述

轴承是在高转数条件下工作的，如果轴承保持架的加 工精度不高、存在质量偏心，那么轴承高速运转时会产生

振动和噪音，甚至导致滚动体和保持架、保持架和内套或

架与工装相对周向或轴向窜动，影响检测数据的准确性，

由于检测值重复性差需要多次检测验证，且需要去重平衡 的工作量大，导致保持架动不平衡量检测工序生产效率

低。见图1所示，平衡旋转前在保持架和工装上画一条红

平衡旋转后保持架和 外套之间偏磨、发热，从而影响轴承的使用寿命和可靠性。 色标记线确定二者的装夹位置关系，

工装上的红色标记线发生了圆周方向上的错位。而且，在 所以，需要对保持架的不平衡量进行检测并控制。

随着对轴承使用性能要求的提高，原来动平衡工装的 平衡旋转过程中，保持架与工装会发生轴向窜动甚至脱

发现保持架与工装之间存 设计结构及精度很难满足目前轴承保持架动平衡精度的 离。经过理论分析和实际测量，

在旋转平衡检测时，保持架处于涡动旋转状 要求。主要表现在：检测动不平衡量的数值不具有重复性， 在配合间隙，态，由平衡原理可判定：保持架与工装之间存在间隙是检

题，直接影响动平衡工序的检测效率和检测数值的准确性， 测数据不稳定的根本原因。导致保持架动不平衡量不能准确检测，工作效率低等问 使公司动平衡工序日益显现为保持架生产过程的瓶颈工 序，公司产品的动平衡精度水平在同行业不具备竞争优势。

2原因分析

2.1动平衡原理

所谓平衡，即检查并在必要时调整转子的质量分布， 以保证在对应的工作转速频率下，使剩余不平衡或者轴颈 振动和（或)作用于轴承的力在规定限值内的工艺过程。保持架动平衡是将保持架和穿心辅助轴置于动平衡 机的支架上旋转，根据平衡机测出的数据对保持架的不平 衡量进行校正，校正采取手工方式在保持架的端面去除材 料的方法，去除材料的位置根据平衡机显示的不平衡量的 角向位置确定。

2.2原因分析

使用原动平衡工装平衡检测保持架时，经常发生保持 送机正常使用的影响，现有涡轮蜗杆丝杠张紧装置的结

图1保持架与工装发生周向窜动

对多件动平衡工装的加工精度进行检测，以心轴的轴

线为基准，测量工装轴向定位面对基准轴线的端面摆动即 垂直度，如图3所示，测量值范围为0.01耀0.2mm。通过计构，工人劳动量大，丝杠锁死的难题。

②论文采用液压驱动的原理，完成了配仓刮板输送机 液压张紧装置，避免工人劳动量大，丝杠锁死的难题，运转 平稳、可靠性较高，具有良好的使用价值。

参考文献：

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图3螺旋推料器结构

理，2006(7)58.

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内燃机与配件

外引导结构的工装，在右侧端面增 加了环带设计以改善其加工的工 艺性，提高其加工精度，避免垂直 度超差。

5动平衡操作方法

步骤一、检测工装的加工精 度，满足条件的工装才能使用，条 件是心轴左侧的回转面和右侧回 转面的同轴度臆0.005mm，定位圆 环的内外回转面相对于心轴的回

图2保持架与工装存在配合间隙

转轴线的同轴度臆0.01mm，轴向定 位面与心轴的回转轴线的垂直

度臆0.01mm；

步骤二、将外引导保持架装入工装上，三个螺纹孔内 各旋拧一个螺钉，标记三个螺钉旋紧状态的位置；步骤三、松开三个螺钉，将外引导保持架取出；

步骤四、将三个螺钉旋拧至步骤二标识的位置后，采用 去重方式对工装进行动平衡实验，使带有螺钉的工装不 平衡量控制在已设定好的平衡保持架平衡精度的1/10- 1/5；

步骤五、将外引导保持架再装入步骤四中动平衡检测 和修整结束后的工装上，使外引导保持架的任意三个横梁 对着相对应的螺钉，旋拧螺钉至步骤二标记的位置；

算和现场验证，垂直度接近0.01mm，平衡检测值小且相对

稳定；而垂直度接近0.2mm，平衡检测值相对较大且不稳 定。分析认为，工装的垂直度是影响检测数据准确性的主 要因素。

3技术措施预提高动平衡检测效率和检测数值的准确性，解决动 平衡工序生产现状，提升公司产品在同行业中的动平衡竞

步骤六、将步骤五装有外引导保持架的工装放在动平

衡机上设定为翻转补偿平衡方法，设定好后进行第一次启 动机器；

步骤七、待步骤六平衡机显示值稳定后，将外引导保 持架相对工装翻转180毅再次装夹，旋拧螺钉至步骤二标 记位置，进行第二次启动机器；

步骤八、待步骤七平衡机显示值稳定后，进行第三次 启动机器复测；

争优势，必须实现以下两点：

步骤九、如果步骤八检测得到的外引导保持架的不平

① 提升提高动平衡工装加工精度。技术措施是：设计

衡量不能满足工艺要求，按照动平衡工艺技术要求和平衡

动平衡工装结构方案时需考虑工装的加工工艺性；

机显示的不平衡量角相指示位置进行材料平衡，在外引导

② 提高保持架与工装的配合度。技术措施是：控制批

保持架两端面磨削去除材料，使外引导保持架的不平衡量

量保持架加工尺寸散差，并控制保持架与工装的配合精度。

符合工艺要求。

4动平衡工装优化设计

6试验验证

轴承保持架的结构呈圆环形，是没有旋转轴的零件，

使用改进后的工装时采取翻转补偿的平衡工艺模式，

采用卧式平衡机检测不平衡量，必须借助辅助穿心轴，装

可以将工装的不平衡量、保持架与工装配合间隙的不平衡

夹后再进行平衡检测。而穿心轴自身及穿心轴与保持架的 装夹配合度会存在一定的不平衡量，其会影响保持架不平 量影响误差分离出来。

优化后的工装能够有效地实现快速装夹，明显减小了 衡量检测的精准度。所以改进设计结构时考虑到了工装的

保持架平衡误差的影响，检测的数值较工装改进前的数据 加工工艺性。

经过分析论证，以及对工装加工过程的工艺难点进行 更精准了，原来同批次保持架的不平衡量仅50%能满足

cm，其余>2g.cm;工装改进后同批次保持架的不平衡 排除，最终设计螺钉径向卡紧式设计方案，以圆周三等分 1-2g.螺纹孔的设置有利于螺钉旋进锁紧保持架，并且三等分可

实现保持架位置调心，螺纹孔配合径向螺钉旋进锁紧保持 架，防止保持架与工装在高速旋转状态下发生圆周方向相 对位移；径向锁紧可实现保持架与工装间隙始终保持同一 角相，消除保持架与工装之间的配合间隙影响。

对于以保持架外径为装夹配合面的组合结构工装，即

量80%可满足臆lg.cm。

7结束语

通过对轴承保持架动平衡工装进行优化，实现了保持 架动不平衡量的精准检测，也为后续去重平衡工作奠定了 基础。经过实验验证，该优化方法合理可行，其经验可推广

给其它无芯轴类产品动平衡研究。