[发明专利]推力球轴承滚道波纹度的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承滚道波纹度的测量方法，具体的说是一种使用推力球轴承润滑油膜测量仪测量推力球轴承滚道波纹度的方法。

背景技术

轴承广泛应用于各种机械中，其加工精度对机械运转可靠性与寿命有着重要影响。但受目前生产加工工艺的局限，轴承滚道不可避免的都会存在波纹度。现有技术中，对于轴承滚道波纹度的测量方法多集中于通过测量轴承运转过程中产生的振动来间接得出滚道的波纹度，这种方法的一般测量过程如下：

使用接触式仪器测量半径变化量来确定轴承零件在规定部位的波纹度。使用的仪器类型为传感器旋转式或工作台旋转式，触头材料选用硬质合金或尼龙，触头形式为球形或斧形，触头压力应控制在0.02N-1.2N。

首先，固定轴承轴圈于工作台上，将带有触头的测量头与轴圈的滚道接触。安装过程中保证被测零件轴线平行于仪器回转轴线，并调整仪器使被测截面轴线与仪器主要回转轴线共轴。然后使被测零或测量头件沿着轴线旋转，使用传感器采集测量头的震动信号。

采集信号的频率响应范围为15upr-150upr，滤波器通带衰减3dB。其轮廓采样数应大于1000点。结果输出为图形记录式。测量得出的滚道轮廓的最高位置和最小位置之差来确定滚道截面的波纹度。

这种方法是通过测量轴承运转过程中产生的振动间接得出滚道的波纹度，测量不直观，精度较低，受外界因素影响大，不适用于高精度轴承的设计与加工。

青岛理工大学郭峰等人发明的推力球轴承润滑油膜测量仪（CN202109889U），如图5所示，提供了一种推力球轴承润滑油膜厚度和形状的实验测量装置，该测量仪能够准确测量推力球轴承的润滑油膜厚度和形状，但是否能够将其应用于推力球轴承滚道波纹度的测量，同时克服原有一般测量方法不直观、精度低等缺陷，尚待进一步开发与拓展。

发明内容

针对现有技术存在的缺点与不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种推力球轴承滚道波纹度的测量方法，本测量方法利用推力球轴承润滑油膜测量仪来测量推力球轴承的滚道波纹度，测量过程始终处于静止状态，更加直观、稳定，测量结果准确、精度高，受外界因素影响较小。

为解决上述技术问题，本发明所要采取的技术方案是，提供一种推力球轴承滚道波纹度的测量方法，按如下步骤进行：

第一步，安装并调整玻璃盘水平，安装推力球轴承：

把玻璃盘安装在推力球轴承润滑油膜测量仪上，同时调平；然后将推力球轴承安装于玻璃盘下方的平台上，同时调平，使轴承回转中心与玻璃盘回转中心重合；

第二步，加载并采集每个钢球与玻璃盘形成的牛顿环图像：

通过玻璃盘上方安装的显微镜与CCD图像采集系统，采集钢球与玻璃盘接触点处的牛顿环图像；同时采集标定快的条纹图像；

第三步，处理所采集到的图像，确定Hertz接触半宽：

   由标定块图像测量出显微镜的分辨率n μm/pix，再通过实验采集的牛顿环图像测量得到Hertz接触半宽a’pix，则实际的接触区半宽为a=na^’；

第四步，计算滚道波纹度的幅值：

选定玻璃盘的下表面为零点基准，垂直玻璃盘中心建立一维坐标系oz，选定向下为正，轴承座圈滚道的坐标h₀为：

                               （1）

上式中，D为钢球直径，为钢球与玻璃盘接触的上接触区产生的弹性变形量，为钢球与轴承座圈接触的下接触区产生的弹性变形量；

第五步，绘制轴承滚道波纹度曲线；

在轴承座圈滚道上选取多个采样点，通过上述方法测量出滚道上每点的位置坐标，将测量得到的各点位置坐标连成一条曲线，即为轴承座圈滚道波纹度曲线。

上述的推力球轴承滚道波纹度的测量方法，第一步中，将去掉轴圈的推力球轴承安装于玻璃盘下方的加载平台上，同时调平，使轴承回转中心与玻璃盘回转中心重合。

上述的推力球轴承滚道波纹度的测量方法，第二步中，玻璃盘的下表面镀有Cr薄膜，由钢球与镀Cr玻璃盘的下表面组成点接触副，移动并调节显微镜的位置与焦距，采集每个钢球与玻璃盘接触点处的牛顿环图像。

上述的推力球轴承滚道波纹度的测量方法，第四步中，钢球与玻璃盘接触的上接触区产生的弹性变形量计算方法，如下：

首先，计算钢球与玻璃盘接触的上接触区中，钢球所承受的载荷w₁为：