过定位空气静压轴承装配时上／下轴套的调整过定位空气静压轴承装配时上／下轴套的调整 过定位空气静压轴承装配时上,下轴套的 调整 第14卷第4期 2001年l2月 机械研究与应用 MEI(HAN?:ALRESEARCH&APPLICATION V0I14No4 加01一l2 过定位空气静压轴承装配时上下轴套的调整 任顺清,房振勇,李玉华 (哈尔滨工业大学,黑龙江皓尔滨15[1001) 摘要:在圆度仪上测试轴套端面对轴套内孔轴线的垂直度,利用两个精密位移传感器测试安装在机座上两轴套端 面的平行度,并计算两轴套内孔轴线的平行度,通过...

　　过定位空气静压轴承装配时上／下轴套的调整 过定位空气静压轴承装配时上,下轴套的 调整 第14卷第4期 2001年l2月 机械研究与应用 MEI(HAN?:ALRESEARCH&APPLICATION V0I14No4 加01一l2 过定位空气静压轴承装配时上下轴套的调整 任顺清,房振勇,李玉华 (哈尔滨工业大学,黑龙江皓尔滨15[1001) 摘要:在圆度仪上测试轴套端面对轴套内孔轴线的垂直度,利用两个精密位移传感器测试安装在机座上两轴套端 面的平行度,并计算两轴套内孔轴线的平行度,通过刮研基座上轴套的定位面,使内孔轴线平行度误差达到 所需要求:调整下轴套的径向位移,使同轴度误差达到设计要求.通过对两轴套内孔轴线平行度和同轴度的 精密测试和调整,实现了过定位轴承的精密装配. 关键词:同轴度;平行度;垂直度;轴套装配;测试调整 中圈分类号:TI-[I33.35文献标识码:A文章编号:1007-1414{2001)04-0017—03 精密离心机是标定加速度计的惯导测试设备,其 主轴系统是离心机的关键部件.为了最大限度地提 高离心机主轴系统的回转精度,采用了大型静压空气 轴承.精密过定位气体静压轴承装配过程的技术关 键之一,就是本文作者要阐述的上下两轴套内孔轴线 的平行度和同轴度的测试及调整方法. l轴套内孔对端面的垂直度的测试 1.1轴套端面法向量的

　　示 如图1所示,当轴套端面的单位法向量n与轴 套内孔轴线(?一O),?轴为轴套的 初始位置(可在轴套上进行标记),则在内孔横截面上 的投影OE的长度为sinAO=?口,投影的相位角为a, 则与端面法向量a及与它垂直且过原点的平面方程 分别为 o:[sin~0eosasiru2xOsinacos~X0](1) xsirffX0cosa+ysinAOsina+zcosA0=0(2) 轴套内孔轴线,则轴套端面单位法向量与内 孔轴线单位向量之差为 .一b:[A0cosdA0sindO](3) 设位移传感器测头置于距轴套轴线)则轴套端面角位置y处的坐标为 ==一R~xOcosOcos;~一RA0sinasin~(4) 如设传感器的读数在y:0时为h(O),则任意位 置的读数为 h()=h(0)+?一RA.Ocosacosy— R~xOsinasiny(5) 测试装置示意图如图2所示.建立坐标系 OXYZ,OX,OZ分别与035,oy,02.平行(保证两轴套的 初始位置与图2中分度装置的韧始位置一致)改变 图2中分度装置的位置,等角度间隔读出位移传感器 的n个读数,根据谐波

　　法,并令y=/n( 0,I,2,…,/7,),有 图1轴套端面相对轴线.圆磨仪上的测微但 根据式(6)可得 A0:1[[27rt.)cos+=1[[^()cos)]+ […)sin(7) n= 善…)sin]蓦[()cos] 所以测试出轴套端面的跳动量中的一次谐波误 差,就可以从公式(3),(7)中得出轴套端面单位法向 收稿日期:200l—0Il 作者筒介:任顺请(1967.),男,湖北橙滋人,工学博士,4研究员,主要从事惯导测试设 备综台测试工作,已发表论支10余葛. ? l7? 6 ]] 瞄 ,???? 2一2一 一一 ll= 眦 如 船 V0114No4 200l—l2 机械研究与应用 MECHANICALRES】已ARCH&APPLICATION 第14卷第4期 2001年l2月 量与轴套内孔轴线测试装置示意图 上测微仪2潞扦3.下测微仪4.下轴套支座5分度装置 6基崖7.下轴套8.上轴套9工作平台 轴套端面对其轴套内孔轴线的垂直度可在圆度 仪上进行测试,如图1所示,测试时可选择轴套内孔 上的两个截面,用圆度仪上的测微仪分别测试两个截 面的圆度,拟台出两截面的圆心位置,根据两圆心的 ,Y坐标的不同,用圆柱度仪上的二维调整机构对圆 度仪工作台的二维倾角进行微调,使轴套内孔轴线与 圆度仪主轴轴线平行,用二维微调机构调整使两轴线 同轴,直到被测轴套内孔轴线与圆度仪主轴轴线一 致,然后将圆度仪上的测微仪移至被测轴套端面, 测试端面跳动,分离出跳动量中的一次谐波,进而可 计算端面的单位法向量与轴套轴线单位向量之差. 设上,下轴套内孔单位轴线向量为Q,N. 在圆度仪上测试上轴套的端面跳动,测量半径为 R=265nma,从.吖立置测试出上轴套端面跳动中分离 出的一次谐波误差为 O.52sin(—246~):0.48cosy一0.21siny(tma) 根据式(3),(4),则上轴套端面单位法向量P与 轴套内孔轴线单位向量Q之差为 P—Q1.8x10一i+0.8x10—0(8) 在圆度仪上测试下轴套的端面跳动,测量半径为 R=180mm,从0.位置测试出下轴套靖面跳动分离出 的一次谐波误差为 2.71sin(7—281o)=2.66cos+0.52siny(,um) 根据式(3),(4),则下轴套端面单位法向量与 轴套内孔轴线单位向量?之差为 M—N=一14.8×10i一2. 9×10一(9) 由上可知,只要在上下轴套上标记出初始位置, 测量端面对轴套内孔轴线的跳动量,从而可换算出轴 套端面单位法向量与内孔单位轴线两轴套内孔轴线平行度的谫I试与调整 如图2所示,在OXYZ坐标系中,可以测量Q与 ?之差.通过分度装置改变测微仪测头位置,利用上 下两个精密测微仪在1周内等角度间隔测量上下轴 套端面跳动n点数据,可以计算出上下轴套端面法 线问的平行度误差上轴套轴线的单位向量Q与下 轴套轴线的单位向量?之差为 Q—N=(M一?)一M一[(P—Q)一P](1O) 利用两个测微仪对上下轴套的端面跳动的测试 数据如表l所示. 对表I的数据按公式(6)进行谐波分析,并根据 式(1),(3)得上,下轴套端面单位法向量分别为 P=14.6×10一i一0.5x10—63.+(11) M=17.5×10,i+10.9x10—0+k(12) 将式(8),(9),(11)和(12)代人式(1O)得 Q—N=一15.9x10i一15.1x10 根据以上式(3)一(7),两轴线.51(1m范围).由于平行度误差偏 大,卸掉上轴套后,在基座上轴套定位面的相应位置 进行刮研,然后再将上轴套装配,第2次测得的数据 如表2所示. 表I第1次哥l试的上下轴套端面踺动数据表 ? l8? 第14卷第4期 2001年t2月 机械研究与应用 MECHANI(LR拒ARCH&APPLICATION Vd14No4 200l—l2 再对表2的数据按公式(6)进行谐波分析,并根 据式(1)(3),得上,下轴套端面的单位法向量为 P=一36.4x10一i+50.2×10一J+(13) M456x10一+47.2×10,J+k(14) 将式(8),(9),(13)和(14)代入式(1O)得 Q—N3.8x10一i—O.7×10 两轴线m范围),满足所需的要求. 3两轴套内孔轴线同轴度的调试 还应调整下轴 当上下轴套内孔轴线调整平行后, 套支座,使两轴线在空问重台,即调整两轴线的同轴 度.调整时分粗调,微调和精调三个阶段进行. 首先是粗调.给上下轴套同时供气,将轴装人轴 套中,使轴通过轴套与轴的问隙的气压平衡使轴在轴 套中自动定位. 其次是微调阶段.单独对上轴承供气,然后测试 主轴与下轴套的单边阅隙,再进行微调直到四周的单 边间隙差值达到最小. 最后是精调.用{jlI试主轴倾角回转误差的方法 在主轴的上轴端安装平面反射镜.用自准直光管对准 反射镜,先只为上轴承供气,测试上轴承的倾角回转 误差,计算1周所测数据的平均值,然后上下轴承同 时供气再测试并计算1周所测数据的平均值.如果 下轴承对上轴承无影响.则两次平均值之差应为0, 如差值不小于预定值,可以根据差值精调下轴套支座 4与基座的相对位移,使两次测试的平均回转轴线的 差别达到最小.精调完毕后,对轴系的回转误差和刚 度进行测试,如合格可将下轴套支座和基座6用销钉 加以固定,从而完成轴系的装配工作. 4结论 (1)利用向量描述空间两几何轴线.并在工程实 践中解决了过定位空气静压轴承两轴套内孔轴线的 平行度的测试与调整问题; (2)阐述了过定位空气静压轴承两轴套内孔轴 线的同轴度的调整方法; (3)对离心机的主轴系统进行了实测与调整,使 平行度和同轴度均能达到设计要求. 参考文献: ,1]丁振良误差理论与数据处理[M]略尔滨:喑尔滨工业大学出 峨杜,I992. [2曹麟样,王丙.圆度

　　技术M]北京:国防工业出版社, 】998(8):18-22 f3.挛占魁王晓慧,棣雁.坩圆柱度仪测量高精度回转体的垂直度 误差_Jj.计萤技术(专刊)J1.1995(8):134-137 在车床上改装钻孔自动走刀装置 我厂有一零件见图1,原来加工直径7rmll,长 265mm孔时,是把钻头装在尾座套筒内,摇动尾座 手轮手动走刀,这种方法既吃刀不均匀,叉费力.为 了克服这种缺点.我们把手动走刀改成了自动走刀, 改进结构见图2.这种改进结构简单,只设计制造了 一 个钻头座,要求钻头座的锥孔中心线与刀具定位面 ,侧面平行;H尺寸等于方刀架上刀具定位面 到车床主轴中心的高度. 图1某1零件 图2零件结构改进 使用时,将钻头装在钻头座上,钻头座装在方刀 架上,用百分表校正,使A面与车床主轴中心线平 行,然后移动中拖板使钻头与机床主轴同心.工作时 直接利用大拖板自动进给.使用中收到了良好效果. 康玉玲耿志江 (沧州市通用机械厂061001) ? l9?

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