轴承内径在线检测仪的设计与误差分析

1、诊断与检测轴承内径在线检测仪的设计与误差分析王勇峰，刘文波（沈阳理工大学机械工程学院，沈阳）摘要：针对目前轴承厂对轴承内径的检测主要采用离线式的人工检测，提出了一种用于轴承内径检测的新型在线式智能检测装置，并对其进行了误差分析。该装置采用气动式定心夹盘对工件进行定位，利用差动式气动位移传感器对工件进行检测，实时显示测量结果，极大地提高了轴承内径测量的自动化水平。关键词：轴承内径；在线检测；误差分析中图分类号：文献标识码：文章编号：（）目前，我国某些轴承制造企业在轴承尺寸精度的检测方面仍采用百分表和相应的测量台架组成的检测系统。这种测量方法是靠人力进行的，极大影响了产品的生产效率，加大了检测人员

2、的劳动强度，容易引入人为误差，进而影响到企业的经济效益。基于以上原因，在此介绍一套轴承内径在线检测仪，变传统离线式的机械仪表为新型在线式的智能仪表。式（）即为此测量系统的数学模型。测量时先用标准件置于测试平台，测出。再将被测工件装上后，测出，进而求得工件在此位置上（方向上）相对于标准件的变动量，则被测工件的直径为标准件直径与变动量的差值。测量机构的设计根据本系统已经确定的测量系统数学模型的建立此处的轴承内径在线检测，主要是针对最后一道工测量方法和数学模型，设计了如图所示的测量机构。为了提高整个加工、测试过程中的自动化水平，提高测量的定位精度，选用气动式定心夹盘。测量时，首先将标准件装于定心夹盘

3、整测量装置使测量头进入线性量程内，锁紧测量臂图序磨加工的在线检测。磨加工过程中，工件内表面充满了冷却液及磨屑，不利于光学测量；而工件进行磨加工之前，一般都进行了精车或半精车，工件内表面的加工质量较好，出现异常形状的工件较少，这非常适合于气动测量法。为保证轴承内表的表面传感器测量机构示意图手柄限位开测量质量，采用非接触测量。考虑到轴承内径的空间有限，不适合多点测量，因此采用上，通过气缸和手柄调气缸限位开关下导轨测量滑块关臂工件上导轨测量头测标单点式比较测量法。测量原理如图所示。图中，标标准件的。然后对测量系统进行标显示面板定，标定完成后，由气缸将测量滑块拉到原位，取下标准件，将待测件安装于定心夹

4、盘，按下仪表盘上的自动测自动测量过程中，气缸推动量按钮，系统进入自动测量。测量滑块沿着直线滚动导轨副向前运动，当与测量头安装在一起的限位开关进入轴承内表面时，气缸停止运动，测量头开始工作，对系统进行测量。测量结束后，气缸拉动测量滑块到限位开关处时停止。（）（）!图轴承内径在线检测测量原理图内径；测被测件的内径；传感器与标准件间的距离；传感器与被测件间的距离；! 标准件与被测件在直径方向上偏差。从图中可得出如下关系：! （）测标! 标测量装置的误差分析此套测量装置在测量过程中，测量臂随测量滑块沿，（）：（编辑明涛）!马志敏，贾嘉超声液体界面检测仪自动化仪表，（）：，（）：!作者简介：姚来凤（），

5、女，硕士研究生，研究方向为机械电子工程、机电产品计算机辅助工程。冯益华（），男，教授，博士，主要从事陶瓷材料设计和磨损研究。收稿日期：江泽涛，俞子荣，万光逵温度对液体中超声速度的影响南昌航空工业学院学报，：，机械工程师年第期诊断与检测导轨运动到待测轴承内，由于导轨存在的直线度误差，使测量头的位置与标定时的位置发生偏移而产生误差。这种误差包括导轨在垂直平面的直线度误差和在水平面的直线度误差而引起的误差。在水平面的直线度误差而引起的误差图对导轨在水标定时测量头位置平面存在的直线度误差而引起的误差进行了分析。图中，偏移后传感器与被测件间的距离；! 导轨在水平面的直线度误差。由图中的几何关系可知：图在

6、垂直平面的直线度误差而引起的误差图对导轨在垂标定时测量头位置直平面存在的直线度误差而引起的误差进行了分析。各参数定义如下：! ! 测量时测量头位置测量时测量头位置标定时传感器与标准件间的距离；在水平面的直线度误差引起的误差分析! （）理想位置传感器与被测件间的距离；测量头的相对偏移量；由式（）可得：（）标（）! （）测标所以由于导轨在水平面存在的直线度误差而引起的误差! 为：图导轨在垂直平面的直线度误差而引起的误差分析传感器与被测件间的距离；标准件半径；被测件半径；测量头与圆心间的水平距离；标测量时用于标定的标准件的内径；! 测标! （）由此可见导轨在水平面的直线度误差对本系统的精度影响很大，

7、在导轨设计时要尽可能提高导轨在水平面的直线度误差。直线滚动导轨在水平的直线度误差一般测被测件直径真值；测偏移后被测件直径。由图中的几何关系可知：由式（）得被测件直径真值为：（）测标（! ） 由于#，高阶可以略去，所以式（）即为：（! ）所以偏移后被测件的直径为：（）标（! ）测标（）（）（）（）为 ，因此导轨在水平面存在的直线度误差而引起的误差为： 。测量装置的总误差为：! （）结语本套装置适用于检测内径为#$的轴承，在这个范围内的级精度公差为 ，目前此精（）度的滚动轴承是国内最高的。因此，将此等级精度的公差作为本套装置设计的参照具有一定的通用性。一般仪表的精度为工件精度的，因此对内径检测装置

8、的精（）度要求为 。直线滚动导轨副在垂直平面的直线度! 不超过，在水平面的直线度误差! 不超过式（）、（）可得出这套测量装置的误 ，由表、差为 ，因此这套测量装置是符合实际生产要求的。参考文献王金星，许斌，王乃钊，等滚动轴承内外径智能检测仪的研制农业机械学报，（）：王振华实用轴承手册上海：上海科技文献出版社，周富臣，周鹏飞机械制造计量检测技术手册北京：机械工业出版社，李庆祥，王东生，李玉和现代精密仪器设计北京：清华大学出版社，李永怀，崔建英，冯其波轴承内径测量方法的研究中国测试技术，（）：（编辑黄荻）所以导轨在垂直平面存在的直线度误差而引起的误差 为：测 测（）由式（）可知，导轨在垂直平面的直线度引起的误差与被测件的半径成反比，因此在系统整个测量范围