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范文一：轴承检测方法
轴承检测
轴承故障往往是由于多种因素，所有的设计和制造工艺因素的影响和轴承故障，他们的分析是不容易确定。在正常情况下，在一般情况下，您可以考虑和分析因素和内部因素。
用于调整的主要因素是安装，使用和维护，保养维修，等符合技术要求。安装条件是使用轴承的因素之一是往往造成不正确的安装包各部分之间的状态变化的承重力的首要因素，在异常状态的操作和早期失效。根据轴承的安装，使用，保养，维护的技术要求操作的轴承接触负荷，转速，温度，振动，噪声和润滑状态监测和检查，发现异常立即查找原因，调整回正常。此外，油脂和周围介质的质量，气氛也非常重要的分析测试。
轴承的倒角不决定轴承的质量，但却反映了轴承的加工方法。倒角为黑色，说明经过淬火等热处理，这样轴承的硬度，而有些人认为倒角为黑色不好看是没加工完全，这是误区。
一体保持架比两体好，虽然新工艺都使用一体保持架，但它仅仅是节省了材料，而对回转等性能比两体的差。轴承的倒角不决定轴承的质量，而有些人认为倒角为黑色不好看是没加工完全，这是误区。
内部因素主要是指结构设计，质量的制造工艺和材料，有三个因素决定了轴承的质量：
一、结构设计与先进的同时，将有一个较长的轴承寿命。轴承制造会经过锻造，热处理，车削，磨削和装配的多道工序操作。处理的合理性，先进性，稳定性也会影响轴承的使用寿命。影响轴承的热处理和磨削工艺，往往与轴承的故障有更直接的关系相关的产品质量。近年来，研究轴承的表面层的恶化表明，磨削过程中密切与轴承表面质量相关。
二、轴承材料的冶金质量的影响是主要因素滚动轴承的早期失效。随着冶金技术的进步(如轴承钢，真空脱气等)，提高了原材料的质量。原材料质量因素在轴承故障分析中的比重已经明显下降，但它仍然是轴承失效的主要因素之一。选择是否恰当仍是必须考虑的轴承故障分析。
三、轴承安装结束后，为了检查安装是否正确，要进行运转检查。小型机械可以用手旋转，以确认是否旋转顺畅。检查项目有因异物、伤痕、压痕而造成的运转不畅，因安装不良，安装座加工不良而产生的力矩不稳定，由于游隙过小、安装误差、密封摩擦而引起的力矩过大等等。如无异常则可动以开始力运转。 如果轴承因某种原因发生严重故障而发，热则应将轴承拆下，查明发热原因；如果轴承发热并伴有杂音，则可能是轴承盖与轴相擦或润滑油脂干枯。此外，还可用手摇动轴承外圈，使之转动，若没有松动现象，转动平滑，则轴承是好的；若转动中有松动或卡涩现象，则说明轴承存在缺陷，此时应进一步分析和查找原因，以确定轴承能否继续使用。
拆卸下轴承检修时，首先记录轴承外观，确认润滑剂的残存量，取样检查用的润滑剂之后，洗轴承。作为清洗剂，普通使用汽油、煤油。
拆下来的轴承的清洗：分粗清洗和细精洗，分别在容器中，先放上金属的网垫底，使轴承不直接接触容器的脏物。粗清洗时，如果使轴承带着脏物旋转，会损伤轴承滚动面，应该加以注意。在粗清洗油中，使用刷子清除去润滑脂、粘着物，大致干净后，转入精洗。
精洗，是将轴承在清洗油中一边旋转，一边仔细地清洗。另外，清洗油也要
经常保持清洁，经常用吸铁石把清洗液的脏物吸走。
轴承初步判断：为了判断拆卸下来的轴承是否可以再使用，要在轴承洗干净后检查，精心检查滚道面、滚动面、配合面的状态、保持架的磨损情况、轴承游隙的增加及有无关于尺寸精度下降的损伤、异常。非分离型小球轴承，则用一只手将内圈支持水平，旋转外圈确认是否流畅。
轴承等分离形轴承，可以对滚动体、外圈的滚道面分别检查，大型轴承因不能用手旋转，注意检查滚动体、滚道而、保持架、挡边面等外观，轴承的重要性愈高愈须慎重检查。
大型机械不能手动旋转，所以空载启动后立即切断动力，机械空转，检查有无振动、噪音、旋转部件是否有接触等等，确认无异常后，进入动力运转。 动力运转，从空载低速开始，缓缓的提高至所定条件的额定运转。试运转中检查事项为，是否有异常音响、轴承温度的变化、润滑剂的泄漏或变色等等。如果发现异常，应立即中止运转，检查机械，必要时要拆下轴承检查。
手测轴承另一种方法：就是任意拿一个轴承，一只手拿轴承外框，一只手或者手指拿轴承内框，两只手都用力忘中间挤压，同时一边旋转，360度范围内有不顺畅或者好像里面进了沙子一样的感觉的轴承，无一例外不是精度差就是噪音很大的。翻过来轴承的另一面用同样的方法检查。只要用这样的方法检测过后的轴承，相对来说效果都是要比较理想一点，不管是精度还是噪音。
外观轴承检查：1、 套圈、滚动体任何一个上有断裂；2、滚动道面、挡边、滚动体上有显著的卡伤；3、保持架磨损显著或者铆钉显著松弛；4、滚道面、滚动体上有锈，有伤；5、道面、滚动体上有严重的压痕和打痕；6、内面圈内径或外圈外径面有明显的蠕变；7、因热而造成的变色明显；8、封入润滑脂的轴承，密封圈或防尘盖的破损明显。
范文二：轴承检测中采集数据的处理方法分析
轴承检测中采集数据的处理方法分析
摘要:随着我国工业化技术的发展, 各种工业机械设备制造技术及其应用都 得到了更高的发展, 作为我国工业机械设备行业中应用最为普遍, 也最为基础的 重要机械元件 —— 轴承,它的工作质量和性能直接关系到整个传动系统的安全、 稳定、可靠和高效运行。因此研制出精密度更高、检测效率更强,功能更全面的 轴承自动检测系统就十分关键, 因为只有准确掌握轴承外圈所有相关数据信息和 几何参数, 才能够准确掌握其运行状态和质量性能, 才能够为其设备的在线监测 和故障维修预测提供准确的基础信息和数据, 才能够实现轴承内外套圈自动、 高 精度、高效率分级,从而提高企业机械设备行业生产管理水平。
关键词:轴承检测;采集数据;处理方法;分析
科学技术和信息电子技术的飞跃发展使得我国工业行业在线监测和维修预 测技术成为现实, 在当前轴承行业生产过程中, 不少大型企业已经逐步引进了在 线检测和自动检测系统, 然而还有部分企业限于资金和成本等其他客观因素仍旧 采用传统人工检测, 这对轴承行业生产效率和产品质量都有莫大的影响。 为了有 效降低人为客观失误, 节约企业成本, 提高轴承生产质量, 研究开发出轴承外圈 自动检测分选系统就势在必行, 因此能够同时检测轴承外圈直径、 圆度、 圆柱度 等相关数据和几何参数就成为行业发展必然。 目前为了提高企业生产过程的精确 掌控, 计算机控制管理系统会将现场生产所有测试数据和参数转换为计算机可识 别数字量来进行相应的数据处理, 然后企业会根据处理结果转换为相应电压、 电 流来推动生产活动的进行。 因此, 轴承检测中采集数据的处理方法就直接关系到 产品生产质量和企业生产效率,下面文章就简要探讨轴承检测数据中主要数据:直径误差、 圆度误差、 圆柱度误差等等计算处理方法, 通过这种数据计算处理能 够使得测试转化为计算机可识别数字量, 从而使得企业行业能够更好的管理监督 企业生产活动。
1. 轴承直径误差计算处理方法
轴承外圈一般检测的主要有轴承外圈直径、 圆度以及圆柱度。 按照通常轴承 检测数据方法, 首先要控制轴承主轴旋转速度, 然后检测传感器轴承表面的轴线 位移速度, 并确保其测点位置始终位于轴承外圈表面的旋转轨迹上, 来获得相应 的传感器获取点(轴承表面旋转轨迹上的离散采样点) ,然后将相关数据输入到 相应软件系统里面进行处理。 这些数据信息处理在进行软件处理前, 就需要构造 相应的模型来计算分析, 从而得出直径的误差范围。 例如, 传感器到轴承主轴间 距离为 a , 传感器到轴承表面第一个采样点距离为 n , 一般来说 a 的数值是固定, 由于轴承外圈表面凹凸不平, 因此每个采样点到传感器之间的距离并非一致, 因 此就需要计算出所有采样点到相应主轴的距离, 然后根据相应数学平均误差计算 原理和相应公式得出每个测量工件的平均直径, 最后将这个数据与标准间直径相 比,就能够得出所需要的直径误差范围。
2. 轴承圆度误差计算处理方法
范文三：针对滚动轴承故障的检测方法
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
针对滚动轴承故障的检测方法
作者：徐永峰 姚旦 孙得利
来源：《硅谷》2013年第09期
摘 要 在对滚动轴承的故障检测过程中，首先用传感器采集数据，通过计算机对数据进行零均值化处理，提取时域、频域特征值，然后进行数据归一化，根据所取数据建立神经网络并对其测试，正确的神经网络为以后轴承检测提供方便。
关键词 滚动轴承；Matlab ；时域、频域特征值；神经网络
中图分类号：TH133.33 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）051-113-01
滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。由于它使用方便，具有较高的可靠性且其起动性能好，在中等速度下其承载能力较高，所以是目前被广泛使用的一类轴承。
滚动轴承在运转时可能会由于各种原因导致损坏，旋转机械的故障很大程度是由滚动轴承故障引起的，其运行状态的正常与否会影响到整台机器的性能。但对重要用途的轴承来说定时维修是很不合理的，费时费力，若在轴承运转过程中，进行工况监视与故障诊断，将定时维修改变为视情维修或预知维修，这样既可以防止机械工作精度的下降，又能最大限度地发挥轴承的工作潜力，所以说对轴承进行故障诊断是非常重要的。
当滚动轴承元件的工作表面出现疲劳剥落、压痕或局部腐蚀等问题时，轴承在运行中就会出现周期性的振动信号。用安装在轴承座或轴承周围的传感器采集这种周期信号，并用放大器放大信号，经A/D转换将模拟信号转换成计算机可以识别并处理的数字信号，计算机利用Matlab 编程在信号的时域和频域内分别抽取有效的特征值，经一系列计算，建立正确的神经网络并进行模式识别判断故障类型，达到轴承状态检测的目的。
传感器采集到的振动信号，在进行特征值提取前需计算机对数据进行零均值化处理，其目的一方面可以提高数据的可靠性、真实性，另一方面检查信号的随机性，以便正确地选择分析处理方法。
对轴承振动信号进行时域分析的步骤是在信号时域内获得时域特征值，用获得的时域特征值与正常轴承运行时的特征值进行比对确定轴承的状态。常用的特征值可分为有量纲参数和无量纲参数。有量纲量包括：均值、方差、均方根值、峰值等，无量纲量包括：峰值因子、峭度系数、波形因子、脉冲因子、裕度因子等，对零均值化后的数据进行特征提取，通过Matlab 可得其样本的时域特征值，鉴于时域分析不能完全反映滚动轴承工作状态，故还需对样本进行频域分析。对零均值化后的数据进行傅里叶变换，通过软件绘制频谱图，对不同样本故障轴承和不同样本正常轴承的频谱图进行对比，设得出n 个特征频率点，特征值的选择应遵循不同样
范文四：论文电机轴承磨损的在线检测方法研究
吉林大学机械工程系
标 题:典型轴类零件加工工艺及程序设计 学生姓名: 赵 威 系 部: 机械工程系 专 业: 数控技术 班 级: 0703 指导教师: 唐利平
企业专家: 张林
内燃机车走行部常见故障及救援方法
内燃机车走行部的轮对、轴箱、牵引电动机等部位发生故障，乘务员往往无法自行处理，必须请求救援，由救援队进行现场抢修。但由于场地、设备、时间等因素的限制，对所出现的机车走行部故障常常不能按照正常的机车检修工艺进行维修，而必须采取一些特殊的措施，让机车迅速恢复基本的走行功能，使机车自行返段或附挂回段。而作为机车乘务员，对内燃机车走行部发生的常见故障及其救援方法则必须有一定的了解。 机车走行部发生故障进行现场救援时，所需的主要设备和工具有:电焊机、氧乙炔切割设备、30t千斤顶、大锤、扳手、刮刀、油石、撬棍、钢丝绳、手电筒及专用用具(轮对内距尺，轮对吊挂圆销，反正扣绳索，护绳垫铁，调高度垫铁，尼龙闸瓦，直径30,50mm、长约500mm的铁棒，轴箱弹簧卡环和串销)等。这些设备和工具，由救援队日常准备齐全、专人保管，确保随时能使用。 内燃机车走行部常见故障主要有以下7种:抱轴瓦碾烧、轴箱轴承烧损、牵引电动机轴承烧损、轮箍弛缓、轮箍崩裂、齿轮弛缓和轴箱弹簧出槽或飞出等。
1(产生墨杠
在报纸的版面上，某一色出现一条墨色偏淡甚至完全没有此种墨色的墨杠。在磨损比较严重的情况下，可能在整个版面出现照片文字
模糊或不上墨的现象。当发生这种故障时，就可以怀疑滚筒轴承是否存在问题，但首先还需要排除胶辊的因素。
2(发生磨版
在报纸印刷过程中，当PS版的耐印力和以前相比越来越低，磨版现象严重，甚至还有裂版现象时，也可以怀疑滚筒轴承是否存在问题。在这种情况下，首先需要排队胶辊压力是否过大的因素。
3(机器振动加大
当滚筒轴承处在正常状态下时，机器会发出柔和、均匀的振动声;当滚筒轴承发生磨损时，机器的振动声就会加大。特别是在发生磨损的那个滚筒，如果用一根金属棒的一头放在操作侧的轴颈处，另一头贴在耳朵上，就会很明显地听到猛烈的撞击声。
4(印刷滚筒间隙发生变化
如果滚筒轴承磨损，通过用标准塞尺测量滚筒之间的间隙，就可以发现印刷压力产生了变化。特别是当测量所得的间隙值和标准值相差在0.05mm以上时，尤其要重点检测滚筒轴承的工作状况。当然并不是所有的印刷滚筒间隙变化都是由滚筒轴承磨损引起的，有时也有
可能是因偏心发生了偏移。这一点要特别注意。
5(滚筒表面的圆跳动较大
当滚筒轴承磨损严重时，滚筒表面的圆跳动通常在0.04mm以上，因此可以用磁性表座和千分表对滚筒表面进行测量，判断是否存在问题。
6(用轴承故障检测仪进行分析
现在许多检测仪器生产厂家开发生产了轴承故障检测仪，这类仪器一般采用冲击脉冲技术或应用探测油膜状况及润滑状态的方法对滚筒轴承进行监测。有条件的厂家可以应用这种方法进行检测。
另外，还可以通过测量滚筒轴承安装处金属外表面的温度来发现问题。特殊情况下，也可以根据机器不同的结构特点去发现问题。如当GEOMAN报纸轮转胶印机的轴向套准拉版系统无法顺利调整时，就有可能以预示着印版滚筒的轴承出现磨损，因为其印版滚筒传动面的机械结构决定了当印版滚筒轴承出现较大磨损时就会影响轴向拉版套准系统的调整。
总之，当判断滚筒轴承是否磨损严重应该更换时，通常可采用上
述几种情况综合进行判断。
1.抱轴瓦碾烧 抱轴瓦碾烧后，容易拉伤抱轴颈，使轮对报废。若得不到及时处理，轮轴因干摩擦而发热，热量传至齿轮和轴箱使油脂受热失效甚至燃烧，进一步发展成齿轮弛缓和轮轴热切的恶性事故，因此必须及时处理。具体步骤如下:
(1)将机车慢慢移至站(段)内有地沟的位置，并做好机车防溜工作。 (2)拆下齿轮箱，卸下抱轴油盒，取出下瓦和吸油器。 (3)缓慢动车，检查抱轴颈一周表面是否严重拉伤。若拉伤严重且表面上粘有钨金时，应当用油石打磨光滑。
(4)在电动机下方，将一枕木担在钢轨内侧的地沟沿上，用千斤顶顶起牵引电动机，卸下上瓦。
(5)检查抱轴瓦、吸油器的状态，调查烧损原因。若抱轴瓦仅仅碾片、没有烧损，用刮刀刮瓦处理即可;若烧损严重，则更换抱轴瓦。 (6)清洗抱轴油盒。
(7)组装抱轴瓦、抱轴油盒和齿轮箱。将抱轴瓦油润间隙适当调大至1.0mm左右(上瓦装好后，需撤掉千斤顶，再组装下瓦)。 (8)在抱轴油盒内安装上新吸油器，注人清洁轴油;在齿轮箱内按规定注入齿轮润滑油(脂)。
将故障轮对所对应的牵引电动机甩掉，机车限速50km,h回段再作彻底处理。
2.轴箱轴承烧损 轴箱轴承常见故障是外列轴承烧损，偶尔也有内外两列轴承同时烧损、塌架的，严重的造成轴箱与轮对固死在一起，不
能运行。如果只是外列轴承塌架，可以打开轴箱盖，清除烧损的轴承碎片，对卡死在轴箱内不易取出的部分，可以用氧乙炔切割设备割掉;如果轴承内圈弛缓外蹿，也要割掉。机车不能继续牵引列车，需单机限速回段处理。如果轴承烧损严重，必须将轮对和轴箱悬空，限速回段处理。现场处理方法如下:
(1)轴箱止挡无承吊销孔的机车，需作如下处理:
?卸掉故障轮对的两个油压减振器(1、3位轮对)，将轮对左右轴箱端盖最下面的两个螺栓卸掉，换上专用救援承吊长螺栓; ?用30t千斤顶将轮对左右轴箱顶起，将轴箱弹簧用专用卡具卡紧; ?把反正扣绳索套在承吊螺栓上，并吊挂在构架的油压减振器吊挂座上(在吊挂座上放一专用护绳垫铁)或吊挂在穿人机车承吊孔中的专用大圆销上(2位轮对)，上紧正反扣绳索螺母; ?在同一转向架的其它轴箱与构架之间的空档处打入专用调高度垫铁(注意左右垫铁厚度要一致);撤掉千斤顶后，检查故障轮对踏面应高出轨面约50,l00mm。 (2)对轴箱止挡上有承吊销孔的故障轮对，应先用30t千斤顶(2或4个)将构架或故障轮对轴箱顶起，使轴箱止挡销孔与构架止挡销孔对齐，然后将承吊圆销直接插入销孔中，穿入防脱小销子，再在同一转向架的其它轮对轴箱与构架之间的空档处打人调高度垫铁。撤掉千斤顶后，检查故障轮对踏面应高出轨面约50,l00mm。 最后，甩掉故障轮对的牵引电动机，将闸瓦间隙调至最大，卸掉闸瓦，机车限速30km,h回段处理。运行时，首先要在机车两侧查看是否有异常现象，确保行车安全。
3.轮箍崩裂
轮箍崩裂后，需要将故障轮对悬空，其救援处理方法与轴箱轴承烧损的处理方法相同。
4.轮箍弛缓 轮箍弛缓故障，往往是在机车进入站内停车或到达折返段后司机进行检查时发现的。如果运行中发现，司机应甩掉对应的牵引电动机，慢速进入站内侧线停车，请求救援。救援人员到达现场后，首先由技术人员调查故障原因，然后按以下步骤处理。 (1)测量轮对轮箍内侧距，确认其是否在1350,1353mm规定范围之内。 (2)如果轮箍弛缓轻微，内侧距没有超过1353mm，可以不作处理，也可以在轮箍外侧，分3处将轮箍和轮芯烧焊在一起，但必须甩掉故障轮对的牵引电动机，将闸瓦间隙调至最大。 (3)如果轮箍外蹿，内侧距超限，需将左1轴箱用4个30t千斤顶顶起，使轮对轮箍踏面高出钢轨10mm左右，换上尼龙闸瓦，甩掉其它5台牵引电动机，并打好止轮器。起机打满风后，闭合机车走车电路开关，将司控器手柄(或手轮)提至1位，让故障轮对空转。确认轮对旋转正常、千斤顶支撑稳定后，将司控器手柄提至2或3位，提高轮对空转转速，再实施制动。使制动缸压力逐步达到并保持在100,150kPa之间，让轮箍受热膨胀而松弛。将司机控制器手柄回至零位，缓解制动。用直径30,50mm的铁棒顶在轮箍外侧面上，用大锤击打铁棒，注意上下左右均匀击打，防止轮箍卡住。轮箍打入后，再测量内侧距须在规定值范围内，否则继续按上述方法处理，直至合格。为保证绝对安全，最后将轮箍与轮芯焊在一起，将闸瓦间隙调至最大，拆掉闸瓦，撤下千
斤顶，甩掉故障轮对的牵引电动机，恢复其它牵引电动机的工作状态，机车单机回段，再作处理。
5.齿轮弛缓 轮对齿轮或牵引电动机齿轮弛缓后，牵引电动机电流异常波动，司机应当首先将牵引电动机甩掉，维持到站(段)内，再请求救援。一般牵引电动机齿轮弛缓较常见，轮对齿轮弛缓较少。救援队接到救援命令后，要随车携带氧乙炔切割设备。现场处理较简单，卸掉齿轮箱后，将牵引电动机齿轮割成2至3块，砸掉后再装上齿轮箱。切割牵引电动机齿轮时，要备好灭火器，防止油脂燃烧引发火灾。最后，甩掉牵引电动机，回段彻底处理。如果所停站(段)没有地沟，就必须将故障轮对悬吊起来，限速回送，其处理方法与轴箱轴承烧损处理方法相同。
6.牵引电动机轴承烧损 牵引电动机轴承烧损故障发生后，司机应维持机车运行，不要停车，并迅速与前方车站联系，进入站内侧线停车，防止堵塞正线，然后请求救援。其现场处理方法与齿轮弛缓处理方法相同，如果站(段)内有检修用的地沟，就将牵引电动机齿轮切割掉;如果没有地沟，就把故障轮对悬吊起来，限速回送。回送时，注意一定要将故障电机甩掉。
7.轴箱弹簧出槽或飞出 轴箱弹簧出槽后，先将轴箱弹簧用专用卡具(拉环或串销)卡紧，再用30t千斤顶顶起构架，将轴箱弹簧扶正，然后缓缓降落转向架，使轴箱弹簧上座定位柱销进入构架的定位槽内。最后放下千斤顶、拿下专用卡具即可。轴箱弹簧飞出后，必须先准备好用专用卡具卡好的弹簧组，然后按照上述方法处理即可。 以上7
种走行部故障救援方法，是一些简单、有效的救援措施，但不是唯一的现场处理方案。进行救援时，一定要根据现场的实际情况，灵活处理。需要强调的是，现场救援时一定要仔细、慎重，防止事故扩大或二次事故的发生。如有必要，技术人员须随车检查、指导。 参考资料:内燃机车走行部常见故障及救援方法
范文五：轮毂轴承游隙的分析与检测方法
万方数据
第２９卷第１０期
机电
工
程
Ｖ０１．２９Ｎｏ．１０
２０１２年１０月
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｏｃｔ．２０１２
第三代轮毂轴承游隙的分析与检测
黄德杰，陈松海，靳
阳，郭
权
（浙江万向精工有限公司，浙江杭州３１１２１５）
摘要：为解决第三代轮毂轴承负游隙难以直接获取的问题，将第三代轮毂轴承游隙的间接测量方法与角接触球轴承轴向载荷一位移关系相结合，开展了轮毂轴承游隙与预紧力的分析，建立了卸载力与预紧力之间的关系，提出了装配件和装车件状态下轮毂轴承游隙的计算方法；在利用加载机构模拟锁紧力的基础上，设计了一种能应用于三代驱动和非驱动轮毂轴承的游隙检测方法以获取轮毂
轴承游隙。研究结果表明，第三代轮毂轴承的卸载力与预紧力之间存在线性关系，不同初始游隙的轴承在相同锁紧力矩下导致的轴向位移趋于一致。
关键词：第三代轮毂轴承；轴承游隙检测；卸载力；预紧力中图分类号：ＴＨｌ３３．３；
文献标志码：Ａ
文章编号：１００１—４５５１（２０１２）１０—１１６７—０４
Ｃｌｅａｒａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｉｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗｈｅｅｌｈｕｂｂｅａｒｉｎｇ
ＨＵＡＮＧ
Ｄｅ－ｊｉｅ，ＣＨＥＮＳｏｎｇ—ｈａｉ，ＪＩＮＹａｎｇ，ＧＵＯＱｕａｎ
（ＺｈｅｊｉａｎｇＷａｎｘｉａｎｇ
ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３ｔ１２１５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒ
ｔｏ
ｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ
ｔｏ
ｏｂｔａｉｎｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｃｌｅａｒａｎｃｅｏｆｔｈｉｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗｈｅｅｌｈｕｂｂｅａｔｉｎｇｄｉｒｅｃｔｌｙ，
ｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅｉｎｄｉｒｅｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｉｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗｈｅｅｌｈｕｂｂｅａｒｉｎｇａｎｄａｘｉａｌｌｏａｄａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ７Ｓｒｅｌａｔｉｏｎｏｆａｎｇｌｅ
ｃｏｎｔａｃｔ
ｂｅａｒｉｎｇ，ｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅａｎｄｐｒｅｌｏａｄｏｆｗｈｅｅｌｈｕｂｂｅａｒｉｎｇｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｕｎｌｏａｄｆｏｒｃｅａｎｄｐｒｅｌｏａｄ
ｗａｓ
ｓｅｔ
ｕｐ，ｃｌｅａｒａｎｃｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｗｈｅｅｌｈｕｂｂｅａｒｉｎｇｕｎｄｅｒａｓｓｅｍｂｌｙｐａｒｔａｎｄｅｎｔｒｕｓｔｉｎｇｐａｒｔ
ｓｔａｔｅｗａｓｐｕｔ
ｆｏｒｗａｒｄ．Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｕｓｉｎｇｌｏａｄｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｌｏｃｋｉｎｇｆｏｒｃｅ，ｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｄｒｉｖｉｎｇｗｈｅｅｌａｎｄｄｅａｄｗｈｅｅｌｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ
ｔｏ
ｇａｉｎｃｌｅａｒａｎｃｅｏｆｗｈｅｅｌｈｕｂｂｅａｒｉｎｇ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ，ｔｈｅｒｅｉｓ
ａ
ｋｉｎｄｏｆｃｅｒｔａｉｎｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
ｂｅｔｗｅｅｎｕｎｌｏａｄｆｏｒｃｅａｎｄｐｒｅｌｏａｄ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｉｔｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅａｒｉｎｇｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｌｏｃｋｉｎｇｆｏｒｃｅｌｅａｄｓｔｈｅｓａｍｅａｘｉａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｉｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗｈｅｅｌｈｕｂｂｅａｒｉｎｇ；ｃｌｅａｒａｎｃｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂｅａｒｉｎｇ；ｕｎｌｏａｄｆｏｒｃｅ；ｐｒｅｌｏａｄ
Ｏ引言
理论为研究轮毂轴承这种非标准轴承的游隙奠定了
基础。同时在工程应用研究方面，上海汽车的刘佳日３随着汽车制造业的快速发展，第三代轮毂轴承单
通过试验研究了二代轮毂轴承游隙对其寿命和摩擦
元逐渐取代第一代和第二代而成为汽车上的承载和力矩的影响，发现预紧力在２
０００
Ｎ左右时轴承的寿
传动件。第三代轮毂轴承单元与第一、二代的一个重命较好，该结论与日本著名轴承公司ＮＳＫ及ＮＴＮ的研要区别在于装配件普遍采用了预紧而形成负游隙，该究结论基本一致Ｈ］。比亚迪汽车的殷杰ｂ１通过试验，
游隙的合理性直接影响到轮毂轴承的工作寿命。当
研究了三代轮毂轴承游隙的影响因素。
负游隙不够时，轮毂轴承在受载状态下容易松旷而形在已有的研究资料中，缺乏对三代轮毂轴承游隙成振动；当负游隙过量时，会造成滚道的接触应力过
直接获取途径的研究。本研究在角接触球轴承预载大而产生早期疲劳，两种状态对轴承的寿命均不利。
荷一位移理论的基础上，分析轮毂轴承的游隙及预紧目前，角接触球轴承的接触变形及游隙理论研究比较力，以获取卸载力与预紧力的关系，并利用加载机构
成熟，在滚动轴承应用手册等著作中都有论述ｎ’２１，该
模拟锁紧力，设计一种通用的游隙检测方法。
收稿日期：２０１２—０５—０４
作者简介：黄德杰（１９８４－），男，江西宜春人，硕士，主要从事轮毂轴承试验技术与失效分析方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｄｅｊｉｅ＠１６３．ｅｏｎｌ
万方数据
机
电
１第三代轮毂轴承游隙的问接测量
第三代轮毂轴承单元为双列角接触球轴承，外圈
与悬架连接，法兰盘与制动盘及轮毂连接，分别对应于内侧（列）轴承和外侧（列）轴承，第三代驱动轮轮毂轴
承单元装车状态下的示意图如图１所示。目前，学术
界对第三代轮毂轴承单元普遍采用检测其卸载力的方式来间接反映负游隙。
图１第三代驱动轮轮毂轴承单元（装车状态）
检测原理为：对装配件在外圈上逐渐施加一个轴
向压力，在该力的作用下，内侧钢球原始受压状态下的
弹性变形逐渐减小，在施加压力的同时，拨模不断去拨
内侧钢球，当拨模在一定的扭矩下刚好能够拨动钢球时，认为内侧钢球处于预紧与松弛的临界状态，此时记录下的轴向压力为内侧钢球的卸载力，也即为装配件
的卸载力。而对实际应用的轮毂轴承单元而言，获取到轴承装车状态下的游隙或预紧力，其意义更大。
２第三代轮毂轴承负游隙的计算
为了验证设计游隙（卸载力）的合理性，本研究在
已测量的实际卸载力的基础上对轮毂轴承的负游隙
及预紧力进行理论分析和计算。
２．１
单列角接触球轴承载荷一位移关系
在施加轴向载荷Ｆ。的情形下，角接触球轴承的位
移和角度变化特征如图２所示。该状态下，内圈与外圈的相对位置将发生变化，产生的相对轴向位移为８。，接触角也将发生变化，由原始接触角ａ。变为ＯＬ。
轮毂轴承在自身的预紧力兄的作用下，满足如下
方程‘引：
。
ＢＤ
ｓｉｎ＠一ａ。）
Ｏ一——鬲再■一
¨７
，１、
—ｊ２Ｉ：‘ｄ（ＣＯＳ坐Ｓ１ｎ
—————Ｉ＝
ｄ
５
Ｊ
ｆｚＫ．∞跳１
ＣＯＳｄ
一１）１
—ｌｊ
一二
ｆ，）１
７式中：石—钢球颗数；Ｋ一载荷一位移常数，根据赫兹接
工
程第２９卷
图２轴向载荷作用Ｆ位移和角度变化
触变形关系推导而获取［７３；Ｂ一总曲率，Ｂ＝∥＋工一１；，，六一内、外圈沟曲率系数；Ｄ一钢球直径。２．２轮毂轴承游隙分析计算
对轮毂轴承而言，无论是装配件状态还是装车状
态，两侧钢球受到相同预紧力作用形成负游隙，本研
究设内列轴承在预紧力Ｆ。作用下产生的轴向位移为
８…外列轴承在预紧力Ｆ。作用下产生的轴向位移为
６。，可知：
６ｍ＝６肋＝６。
（３）轮毂轴承的游隙可表示为：
８＝６。。＋６。＝２６。
（４）
由于是负游隙，书面上采用一８来表示。
本研究采用当前检测设备对轮毂轴承的卸载力进行检测后，把卸载力Ｆ，作为一个已知量来处理。内列钢球被卸载后，被认为处于零游隙状态，接触角由０／还原为ａ。，内侧内圈相对外圈的轴向位移６。；也被消
除，内侧弹性变形得到回复，由此卸载而产生的弹性变形被完全施加于外列轴承上，外列钢球的弹性变形将加剧，外侧内圈相对外圈的总轴向位移为：
６。。＝２８。
（５）
在该状态下，外列钢球受到的预紧力Ｆ。’与卸载
力Ｆ，满足轴向平衡关系：Ｆ。’Ｆ，。另外，外侧钢球的接触角ｄ将变大为ｄ’，对于外列轴承的新接触角ｄ’和新的轴向位移６。’的计算方程如下：
去：ｓｉｎ“’（坚一１）¨
ｚＫ，ｌＢ酬３
Ｊ
”。（６）
、ＣＯＳＯＬ
Ｏ。。一——————＿—一
ｅ，ＢＤ
ｓｉｎ＠一ａ。）
ｒ，、
＼／／
ＣＯＳ
ａ
结合方程（１－２，５－７），可以求解出Ｏｔ’、６。‘、８。、
ｄ、Ｆ。，从而根据卸载力可获得轮毂轴承的游隙。
２．３
三代轮毂轴承游隙算例
型号Ｈ一３０１轮毂轴承为第三代驱动轮轮毂轴承
１
第１０期
黄德杰，等：第三代轮毂轴承游隙的分析与检测
．１１６９．
万方数据
单元，非卷边、属非卡环、非预置螺母结构，通过花键
螺母进行锁紧装车（如图１所示），应用于轿车的驱动
轮上，从发动机的动力传输至轴承上而驱动轿车行驶，其结构参数如表１所示。
表１
Ｈ－３０１轮毂轴承结构参数
设计参数数值
节圆直径ｄＪｍｍ５７．５钢球直径Ｄ／ｍｍ１１．１１２５
原始接触角Ⅱ√（。）３５单列钢球颗数ｚ
１４内圈曲率系数ｆ
０．５１８７外圈曲率系数，：
０．５２６４
本研究对轮毂轴承采用设计值为３００Ｎ．ＩＴＩ的锁紧力矩锁紧Ｍ１６螺母，在装配线上进行卸载力的检测，检测的结果为１０
３００Ｎ。
非线性方程（１，６）需要利用Ｎｅｗｔｏｎ—Ｒａｐｈｓｏｎ方法进行反复地迭代才能解出随１，人工计算工作量大，可采
用Ｍａｔｌａｂ７．１的计算程序进行求解，式（１，６）的计算程
序分别为吲：
ｄ＝ｓｏｌｖｅ（＇Ｂ?Ｄ?ｓｉｎ（ａ—ａ。）／ｃｏｓ＠）－６。７）Ｏｔ＝ｓｏｌｖｅ（＂ｓｉｎ（ａ）?（ｃｏｓ陋。）／ｃｏｓ（ｏ，‘）一１）６１．５
一Ｆ，／如?Ｋ?（Ｂ?Ｄ）“１．５）’计算结果如下：
游隙６＝０．０３７２
ｍｍ（取负）；
新接触角ｄ＝３６．７０４０；
预紧力Ｆ。＝３
４１４Ｎ。
３装配件与装车件游隙的关系分析
本研究设原始驱动轮轮毂轴承装配件根据检测卸载力而获取的游隙为６。，被锁紧后轮毂轴承的装车件根据检测卸载力而获取的游隙为６。，则由于锁紧导
致的轴向位移Ａ６为：
△６＝＆一６。
（８）
本研究选择Ｈ一３０１型４套轮毂轴承进行Ｍ１６螺栓
３００
Ｎ．Ｉｎ锁紧前、后卸载力的检测，检测结果如表２所
示。
表２
Ｈ一３０１锁紧前、后卸载力检测结果
由此，本研究可根据检测结果，并利用前文的计算方法，对轮毂轴承的游隙、预紧力及锁紧导致的轴向位移进行计算，所得到的结果如表３所示。
表３轮毂轴承锁紧位移计算结果（游隙取负）
通过对该轮毂轴承锁紧前、后游隙计算，研究者能够发现螺母锁紧所产生的轴向位移均值为０．０２８
５ｍｍ，
由此根据被检测出的卸载力，能够预估出被锁紧后的装车件游隙。本研究通过计算发现，卸载力与预紧力
之间有一定的线性关系，卸载力约为预紧力的２．７～３倍，不仅针对Ｈ一３０１，在其他轮毂轴承上的计算分析也表现出这种关系。
４游隙检测方法的探索
当前第三代轮毂轴承单元的装配线对驱动轮轮
毂轴承仅能进行装配件的游隙间接测量，本研究在此基础上提出一种设计方法来模拟轮毂轴承在锁紧状
态下的轴向力，从而使得装配线不仅能够进行装配件
的卸载力测量，也能模拟装车件的卸载力测量，进而
可以反推出轮毂轴承的负游隙及预紧力。
４．１
螺栓锁紧力的计算
第三代驱动轮轮毂轴承单元一般是通过螺母锁紧来达到预紧的效果，当锁紧螺母的扭矩为Ｍ（单位：Ｎｍ）时，在螺母贴合的面上会产生一个轴向锁紧力Ｆ。，由于轮毂轴承的特殊性，该力并非直接作用于轮毂轴承的钢球上，而是被分配成３部分：法兰盘台阶面的推力、法兰盘与小内圈配合处的静摩擦力、钢球上的接触
压力，其中接触压力就是轮毂轴承的预紧力ｔ，可参
考图ｌ进行理解。锁紧力Ｆ。的计算方法如下ｎ引：
Ｆｏ＝篙
（９）
式中：Ｋ一扭矩系数，ｄ一螺纹公称直径。
扭矩系数Ｋ采用如下公式来确定：
Ｋ＝扣¨¨＋器Ｄ篇３
（１０）
式中：ｄ：一螺纹中径，妒一螺纹升角，Ｐ。一螺纹当量摩擦角，工一螺纹当量摩擦系数。
Ｄ。与ｄ。的取值如图３所示。
于是，研究者根据对螺栓的拧紧力矩能够推算出
轴向锁紧力。
４．２
第三代驱动轮轮毂轴承游隙检测方法
第三代驱动轮轮毂轴承游隙测量是在充分考虑测量三代轮毂轴承单元游隙通用性的基础上提出的。
测量过程为：轮毂轴承法兰盘与底座配合，在小
万方数据
?１１７０?
机电
工
程
第２９卷
出合理的评价，进而优化轮毂轴承的设计，具有较大
依／
心
黝
的实际意义和应用价值。
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的力刚好使得拨模在一定的扭矩下能拨动内侧钢球，ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｐｄｆ／ｈｕｂ／ｐｄｆ／ＨｕｂＢｅａｒｉｎｇ．ｐｄＬ
记录下此时卸载力，即为装车件的卸载力，接下来可［５］殷杰．第３代轮毂轴承单元轴向游隙影响因素的正交
试验［Ｊ］．轴承，２０１１（７）：２３—２４．以通过程序设计计算出轮毂轴承游隙和预紧力。对［６］ＨＡＲＲＩＳ
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Ｎ．滚动轴承分析：第１卷
于非驱动轮轮毂轴承，由于存在事先的预紧，游隙检
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５结束语
械工业出版社，２００３：４４—４５．
［８］吕同富，康兆敏．数值计算方法［Ｍ］．北京：清华大学出版
本研究在当前检测条件下，研究获取了轮毂轴承
社，２００８．
卸载力与预紧力之间存在的线性关系，探索了一种通
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版社，２００７．
用性的三代轮毂轴承单元游隙间接检测方法。该计［１０］吕伟．摩擦系数与螺栓拧紧力矩系数关系的探讨［Ｊ］．
算和检测方法也能应用于一、二代轮毂轴承装车状态沈阳航空工业学院学报，１９９８，１５（４）：２９—３３．
下负游隙的分析、计算和检测，能够对游隙的设计给
［编辑：张翔］
（上接第１１４５页）
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ＥＴ，ＨＡＵＦＦＣ，ＡＳＣＨＥＮＢＲＥＮＮＥＲＴ．Ｄｉｓｃｕｓ—
［编辑：张翔］
第三代轮毂轴承游隙的分析与检测
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
黄德杰， 陈松海， 靳阳， 郭权， HUANG De-jie， CHEN Song-hai， JIN Yang， GUO Quan浙江万向精工有限公司,浙江杭州,311215机电工程
Mechanical & Electrical Engineering Magazine2012,29(10)
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jdgc201210012.aspx
