CN103954398B - 一种轴承保持架的动平衡方法及装卡夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承保持架的动平衡方法及装卡夹具，该装卡夹具包括连接板和弹性连接环，连接板的中心设有通孔，连接板下端面上的通孔上设有一柱形凸台，凸台的中心轴线与通孔的中心轴线相重合，在连接板的上端面上沿圆周方向均布有若干减重孔；所述弹性连接环为阶梯状柱体，其包括自上而下直径依次减小的第一柱体和第二柱体，第二柱体的外径与连接板的外径相同，第二柱体通过螺钉固定连接在连接板的上端面上，且第二柱体的下端面与连接板的上端面贴合对齐，所述弹性连接环的内径等于第一柱体的外径减去3～4mm。通过该装卡夹具，借助于立式动平衡机，能够快速和精确地对轴承保持架进行动平衡，进而测量其不平衡量并进行去除。

Description

一种轴承保持架的动平衡方法及装卡夹具

技术领域

本发明属于轴承加工技术领域，特别涉及到一种轴承保持架的动平衡方法及装卡夹具。

背景技术

航空发动机主轴轴承是航空发动机的关键部件之一，它的使用工况较为复杂，通常在高温、高速和重载荷的条件下运转，技术要求极为苛刻。主轴轴承的精度和可靠性直接影响发动机的性能。通常航空发动机主轴轴承采用的结构形式有：双半内圈角接触球轴承，圆柱滚子轴承和成对双联角接触球轴承。

由于航空发动机主轴轴承的转速和工作温度较高，其保持架材料通常采用铜合金。随着对轴承的极限转速和工作温度要求的提高，现已较多地采用40CrNiMoA高级优质合金钢作为保持架材料。这种材料的优点是强度高，耐磨性好，用于保持架时通常预先对材料采用调质热处理的方式提高其硬度。由于保持架的硬度高，因此用于保持架时其加工难度较大。

当轴承采用金属材料制作保持架时，由于材料的比重大，加之保持架结构的非对称性和加工误差，轴承高速运转时保持架所产生的离心力较大，保持架的不平衡量对轴承的使用性能和寿命有较大的影响。如果不平衡量过大，可能导致轴承安装在主机中不能正常工作。因此，航空发动机主轴轴承的保持架一般都需要作动平衡，去除不平衡量，以满足轴承在高速运转时的使用性能和寿命要求。

对于钢制保持架的动平衡，通常采用卧式动平衡机对其进行动平衡。保持架属于盘类零件，在卧式动平衡机上平衡时主要存在下列缺点：动平衡装卡夹具制作复杂，加工精度不易保证，装卡和操作复杂，且定位和平衡精度低，同时在进行动平衡时需要用添加橡皮泥的方法来确定保持架的不平衡量，其精度不够准确，而且橡皮泥在高速转动时容易抛出，所有这些缺点不能完全满足保持架动平衡的精度要求。

发明内容

为了更好地满足对轴承保持架动平衡时要求，本发明的目的是提出一种轴承保持架的动平衡方法及装卡夹具，通过设计一种装卡夹具，借助于立式动平衡机，使用该动平衡方法可以快速和精确地对轴承保持架进行动平衡，进而测量其不平衡量并进行去除。

为实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种轴承保持架动平衡装卡夹具，其包括连接板和弹性连接环，连接板的中心设有通孔，连接板下端面上的通孔上设有一柱形凸台，凸台的中心轴线与通孔的中心轴线相重合，在连接板的上端面上沿圆周方向均布有若干减重孔；所述弹性连接环为阶梯状柱体，其包括自上而下直径依次减小的第一柱体和第二柱体，第二柱体的外径与连接板的外径相同，第二柱体通过螺钉固定连接在连接板的上端面上，且第二柱体的下端面与连接板的上端面贴合对齐，所述弹性连接环的内径等于第一柱体的外径减去3～4mm。

进一步地，第一柱体的侧壁上沿其轴向方向开设有若干贯穿侧壁内外侧的开口槽，且开口槽沿圆周方向均布设置。

进一步地，所述的通槽设置有三条，且槽的宽度为1～1.5mm。

进一步地，连接板上的通孔下端口边缘处向下延伸形成一凸出部，凸出部位所述的柱形凸台。

进一步地，所述连接板的中心轴线与弹性连接环的中心轴线位于同一直线上。

进一步地，所述连接板和弹性连接环的材料均为采用酚醛夹布胶木。

一种利用上述装卡夹具对轴承保持架进行动平衡的方法，其具体操作步骤为：1）将由固定连接一起的连接板和弹性连接环组成的装卡夹具固定在立式动平衡机的工作台面上，且使连接板上的凸台位于立式动平衡机工作台面上的中心孔内，实现定心和定位；然后启动立式动平衡机测量装卡夹具的不平衡量，并进行相应的调整，最终使得该不平衡量符合要求；

2）将被平衡的保持架装卡在弹性连接环的第一柱体上，所述第一柱体的外径等于保持架的内径加上0.10～0.12mm，第一柱体的高度小于等于保持架的宽度；然后启动立式动平衡机，测量保持架的动平衡，并根据要求在给出的方位角上，在保持架的端面或外径处去除不平衡量。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明通过设计一装卡夹具，使得被平衡的保持架仅采用一次装卡定位，消除了由于定位误差影响，大大提高了测量的精度；

2、本发明的装卡夹具，具有结构简单，安装快速和操作方便的特点。

3、本发明的保持架动平衡的测量方法，不仅能够用于平衡内圈为光滑圆柱面的保持架，而且对于外径为光滑圆柱面的保持架也同样适用，只需将弹性连接环的内孔设为台阶孔，外壁设为圆柱面即可。

附图说明

图1为本发明中的轴承保持架动平衡装卡夹具结构示意图；

图中：1-立式动平衡机；2-连接板；3-保持架；4-弹性连接环；5-螺钉。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种轴承保持架动平衡装卡夹具，其包括固定连接在一起的连接板和弹性连接环，连接板的中心轴线与弹性连接环的中心轴线位于同一直线上；连接板的中心设有通孔，连接板下端面上的通孔上设有一柱形凸台，凸台的中心轴线与通孔的中心轴线相重合，在连接板的上端面上沿圆周方向均布有若干减重孔，其目的是为了减轻夹具本身的自重，提高保持架的动平衡精度；所述弹性连接环为阶梯状柱体，其包括自上而下直径依次减小的第一柱体和第二柱体，第二柱体的外径与连接板的外径相同，第二柱体通过螺钉固定连接在连接板的上端面上，且第二柱体的下端面与连接板的上端面贴合对齐，所述弹性连接环的内径等于第一柱体的外径减去3～4mm。

第一柱体的侧壁上沿其轴向方向开设有若干贯穿侧壁内外侧的开口槽，且开口槽沿圆周方向均布设置，开口槽主要起到弹性膨胀定位和定心作用；优选的，所述的通槽设置为三条，且槽的宽度为1～1.5mm。

连接板上的通孔下端口边缘处向下延伸形成一凸出部，凸出部位所述的柱形凸台，该柱形凸台用于配装在立式动平衡机工作台面上的中心孔内，实现其定心和定位。

所述连接板和弹性连接环的材料均为采用酚醛夹布胶木；另外，连接板和弹性连接环也可以采用酚醛夹布胶木材料一体加工制成，将连接板和弹性连接环制成一体结构，能够便于安装快速和操作方便。

一种利用上述装卡夹具对轴承保持架进行动平衡的方法，其具体操作步骤为：

1）将由固定连接一起的连接板和弹性连接环组成的装卡夹具固定在立式动平衡机的工作台面上，通过螺钉将连接板固定在立式动平衡机的工作台面上，且使连接板上的柱形凸台配装于立式动平衡机工作台面上的中心孔内，实现定心和定位；然后启动立式动平衡机测量装卡夹具的不平衡量，其不平衡量的大小和方位角可以由立式动平衡机的计算系统直接给出，然后，在给出的方位角上用合适的方法去除此不平衡量，复几次，使该不平衡量减小到符合要求为止；

2）将被平衡的保持架装卡在弹性连接环的第一柱体上，所述第一柱体的外径等于保持架的内径加上0.10～0.12mm，第一柱体的高度小于等于保持架的宽度；然后启动立式动平衡机，测量保持架的动平衡，并根据要求在给出的方位角上，在保持架的端面或外径处去除不平衡量，为了提高保持架的动平衡精度，必须反复重复测量几次。

另外，由于保持架为盘类零件，为了保证保持架3动平衡后的最终精度，在进行动平衡时，必须对保持架3进行两面动平衡，即用上述方法平衡保持架3的一个端面后，再将被平衡的保持架3取下翻转180°后再装卡在装卡夹具上，重复上述过程即可达到平衡要求。

在连接板2和弹性连接环4用螺钉连接组成一体后，需要将其再进行精加工，以满足工艺操作尺寸要求，从而保证装卡夹具加工精度，提高装卡夹具的定心和定位的可靠性。

另外，本发明的保持架动平衡方法，不仅仅能够用于平衡内圈为光滑圆柱面的保持架，而且对于外圈为光滑圆柱面的保持架也同样适用，只需将所述装卡夹具的将弹性连接环的内孔设为台阶孔，外壁设为圆柱面，测量时将保持架放入台阶孔上端的孔内即可。

Claims (6)

1.一种轴承保持架动平衡装卡夹具，包括连接板和弹性连接环，连接板的中心设有通孔，连接板下端面上的通孔上设有一柱形凸台，凸台的中心轴线与通孔的中心轴线相重合，在连接板的上端面上沿圆周方向均布有若干减重孔；其特征是：所述弹性连接环为阶梯状柱体，其包括自上而下直径依次减小的第一柱体和第二柱体，第二柱体的外径与连接板的外径相同，第二柱体通过螺钉固定连接在连接板的上端面上，且第二柱体的下端面与连接板的上端面贴合对齐，所述弹性连接环的内径等于第一柱体的外径减去3～4mm；第一柱体的侧壁上沿其轴向方向开设有若干贯穿侧壁内外侧的开口槽，且开口槽沿圆周方向均布设置。

2.根据权利要求1所述的轴承保持架动平衡装卡夹具，其特征是：所述的开口槽设置有三条，且槽的宽度为1～1.5mm。

3.根据权利要求1所述的轴承保持架动平衡装卡夹具，其特征是：连接板上的通孔下端口边缘处向下延伸形成一凸出部，凸出部为所述的柱形凸台。

4.根据权利要求1所述的轴承保持架动平衡装卡夹具，其特征是：所述连接板的中心轴线与弹性连接环的中心轴线位于同一直线上。

5.根据权利要求1所述的轴承保持架动平衡装卡夹具，其特征是：所述连接板和弹性连接环的材料均为采用酚醛夹布胶木。

6.一种利用权利要求1所述的装卡夹具对轴承保持架进行动平衡的方法，其特征是：具体操作步骤为：1）将由固定连接一起的连接板和弹性连接环组成的装卡夹具固定在立式动平衡机的工作台面上，且使连接板上的凸台位于立式动平衡机工作台面上的中心孔内，实现定心和定位；然后启动立式动平衡机测量装卡夹具的不平衡量，并进行相应的调整，最终使得该不平衡量符合要求；

2）将被平衡的保持架装卡在弹性连接环的第一柱体上，所述第一柱体的外径等于保持架的内径加上0.10～0.12mm，第一柱体的高度小于等于保持架的宽度；然后启动立式动平衡机，测量保持架的动平衡，并根据要求在给出的方位角上，在保持架的端面或外径处去除不平衡量。