王英潔 李毅民 石長忠
（大（dà）連華銳重工集團股份有限（xiàn）公（gōng）司裝卸機械（xiè）設計院）
摘 要：臂式鬥輪堆取料機回轉支承大（dà）軸承是設備運行時工作十分頻（pín）繁（fán）的機構。回轉大軸承安（ān）裝在臂式堆取料機的門座架之上用來支承塔架、鬥輪、懸臂梁、懸臂皮帶機、俯仰裝置，並實現懸臂的（de）回（huí）轉運（yùn）動。本（běn）文簡（jiǎn）要介（jiè）紹回轉支承大（dà）軸承的設計選用與運行中常常出現各種故障及其原因，並結合現場多年的實踐列舉（jǔ）和總結（jié）了的臂式鬥輪堆取料機（jī）回轉支承大軸承的故障現象及解決辦法（fǎ）。這些經（jīng）驗對（duì）鬥輪堆取料機的設計者和使用者會有（yǒu）一定的幫助和借鑒意（yì）義。
關鍵詞：堆取料機；回轉支承；大軸承；選用；故障
1 回轉支承大軸承在堆（duī）取料機中的應用
臂式鬥（dòu）輪堆取料機的回轉支承裝置是支承設備回轉（zhuǎn）以上（shàng）各個部件重（chóng）量並帶動（dòng）設備回轉的重要部（bù）件。
臂式鬥（dòu）輪堆取料機的（de）回轉裝置的支承形（xíng）式（shì）主要（yào）有台車式、回轉（zhuǎn）大軸承式、圓錐滾輪式三種形式。而回轉支承大軸承是臂式（shì）鬥輪堆取料機回（huí）轉支承（chéng）形式（shì）中Z常見的一種。
回轉支承大（dà）軸承使用的特（tè）點是安裝簡單、安全、方便，軸承本（běn）身（shēn）還能夠承（chéng）受上部（bù）的傾覆力矩。回轉大軸承使用中存在的不（bú）足是當回轉大（dà）軸承出現問題時更換相對比（bǐ）較（jiào）困難（nán）。所以，許（xǔ）多用（yòng）戶在選（xuǎn）用大軸承時都選（xuǎn）用質量（liàng）比較好的大（dà）軸（zhóu）承，以避免和減少大軸承的更換。回轉大軸承一般使用壽命（mìng）至少在7-8年。質量好的可以使（shǐ）用達25年（nián）以上。
臂式鬥輪堆取料（liào）機的（de）回轉支承大軸承使用中要（yào）承受軸向載荷（hé），徑向載荷和支承裝置以及（jí）上部分產生的傾覆力矩。圖1是回轉大（dà）軸承在鬥（dòu）輪堆取料機上的安裝位置。
回轉大軸承的上下結合處均采用螺栓分別連接到上下鋼結構上。見圖2，大軸承和回轉驅動的安裝的詳細結構圖。在回轉支承裝置中還包括大、小（xiǎo）齒（chǐ）輪、電動機（jī）、行星（xīng）減速機、製動器（qì）及聯軸器等。
回轉支承大軸承應用在堆取料機上具有安裝簡單、不需要複雜的調整、能夠承受一定的傾覆載荷、體積小、結構緊湊（còu）等優點。
2 回轉（zhuǎn）支承大（dà）軸承的常見結構形式
回轉支承大軸承主要由內外（wài）環或上下環，滾動體，密封件，保持架等（děng）組成。
其中大軸承的主體（tǐ）上下環為合金鋼鍛造而成。由於滾動體形狀與安裝形式的不同又分為：交叉滾子式回轉大軸承；單排四點接觸球式回轉支承；雙排球式回轉支承；三排（pái）滾子式回轉支承；單排滾（gǔn）子單排球回轉軸承。圖3與圖4為較為常用（yòng）的（de）三排滾（gǔn）子式（shì）回轉支承（chéng）和單排滾子單排球回轉軸承（chéng）。
回轉大軸（zhóu）承的軸承主體上（shàng）下環材料通常為42CrMo，鍛造後機械加工，然後再（zài）經過調質處理，滾道表麵要經過淬火處理。調質硬度大約在HB256-279，滾道表（biǎo）麵淬火後硬度一（yī）般為HRC 55-60。滾道表麵淬火後需要經（jīng）過磨削加工，使得滾道表麵粗糙度不低於（yú）1.6μm回（huí）轉大軸承的主體上（shàng）下環在鍛造和加工過（guò）程中需要進行必要的無損探傷檢查，以確（què）保（bǎo）工件不存（cún）在超出許可範（fàn）圍的縮鬆、砂眼、氣（qì）孔、裂縫等缺陷。
目前，市場上（shàng）鬥輪堆取料（liào）機回轉裝置所選用的回轉支承大軸承形式主要是選用交叉滾子式、三排滾子式（shì）回（huí）轉支承和單排滾子單排球回轉軸承。從成本上看價格Z高的是三排滾子（zǐ）式回轉支承大軸承。
單排交叉滾子式回轉支承軸承的結構是軸承（chéng）承載滾子為單排滾柱結構。單排（pái）交叉滾子式回轉支承軸承所有滾子的軸線與（yǔ）水平麵成45°夾角，滾子分別安裝於軸承（chéng）的內環和外環之間的90°的V槽中，且每相鄰的（de）兩個滾子軸線之間為互成90°空間異麵直線（xiàn）。單排交叉滾柱式回轉（zhuǎn）支承（chéng）具有結構緊湊，重量輕，裝配（pèi）間隙小，支承定（dìng）位（wèi）精度高，成本低廉等特點。單排（pái）交叉滾子式回轉支承能同時承受軸向力，傾翻力（lì）矩和較大的徑向力，被廣泛的用於醫療器械，起重運輸，工程機械等產品上。單排交叉（chā）滾子回轉支承不大適合於重（chóng）載（zǎi）頻繁工作的機械設備。目前，為降低成本，許多廠家選（xuǎn）用此類軸承作為（wéi）堆取料機的（de）回轉支承軸承。
單排滾子單排球回（huí）轉軸（zhóu）承為兩種支承件分別承（chéng）受徑向（xiàng）載荷和（hé）軸向載荷（hé）。即滾子承受軸向（xiàng）載荷，球承受徑向載荷。一些歐洲的製造商在考慮了成本因素後選用此（cǐ）類軸承作為堆（duī）取料機（jī）的回轉支承軸承。
三排滾子式回轉支承（chéng）軸承是鬥輪堆取料（liào）機Z理想的回轉支承軸承。三排滾子（zǐ）式回轉支承軸承的特點是承受軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩比同尺寸的其它類型軸承都要大一些。同（tóng）尺寸（cùn）軸承中具有比較高的（de）使用壽命。而在同尺（chǐ）寸回轉支（zhī）承軸承中三排滾子式回轉支承軸承成本比較高。
3 回（huí）轉支承大（dà）軸承失效的現象
回轉大軸承出現失效時主要表現為：
1）出現回轉（zhuǎn）阻力變大，電（diàn）機出現過載現象，回轉速度比正常（cháng）工作要緩慢。嚴重時回轉會無法（fǎ）轉動甚至卡死（sǐ）；
2）回轉過程中出現異常噪音，如“嘎嘎”或“嗡嗡”的噪（zào）音；
3）打開大軸承後會發現滾道出現磨（mó）損、點蝕等破壞。滾子會出現磨損、破碎等現象。個（gè）別大軸承會發現滾（gǔn）道有少許裂紋等缺陷；
4）用尺子（zǐ）測量，可以發現磨損嚴重的（de）大軸承其總高度尺寸會變小。
回轉大（dà）軸（zhóu）承出現問題主（zhǔ）要表現在大軸承的滾子磨損、滾道磨損Z終（zhōng）導致大軸承的失效。
4 回轉支（zhī）承大軸承失效的原因及分析
回轉大軸承出現失效的原因（yīn）主要由以下幾個方麵促成的：
1） 設計選型時所選用（yòng）的軸承承載能（néng）力偏小
所選大（dà）軸承的形式與參數不能滿足實際使用要求，使得軸承壽命降低，其中包括軸（zhóu）承的滾子壽命和滾道的壽（shòu）命不能滿足實際使用要求。
正規的回轉支承製造商會提供一個完善的選用（yòng）計算方法，設計選用時應嚴格按照其進（jìn）行計算和選用，尤其在載荷計算，壽命計（jì）算等方麵（miàn）更要（yào）慎重。對回轉支承變化的載荷應采用等效載荷方法進行計算。
回轉軸承的壽命通（tōng）常為7-20年（nián）。國內部分已經投入使用的設備的回轉支承大軸承（chéng）的壽命僅僅（jǐn）隻有2-3年，這是十分不合理的（de）現象。如果設備設計時回轉支承大軸承的壽命（mìng）就定義（yì）在2-3年，這樣（yàng）雖（suī）然製造成本降低了，價格也降低了，但（dàn）是給用戶使用成本和運輸生產造（zào）成（chéng）極大（dà）的（de）經濟損失。合同雙方對此應有約定，若沒有（yǒu）約定可以按照7年來考慮。目前，國內堆取料機回轉支承大軸承使用壽命Z長達25年以上。
回轉軸承選型（xíng）建議選擇三排滾子式回轉支承軸承。雖然一次（cì）性（xìng）投入偏高，但（dàn）由於其壽命長可大大降低使用成本和維護成本。因臂式鬥輪堆取料機屬於重載頻繁工（gōng）作機（jī）械，不建（jiàn）議選（xuǎn）用（yòng）單排交叉滾子式回轉（zhuǎn）支承軸承作為（wéi）其回轉（zhuǎn）支（zhī）承，因為其使用壽命短，使用後會麵臨（lín）較大（dà）的維（wéi）護成本以及影響設備正常運行率。
2）回轉支承大軸承潤（rùn）滑不良導（dǎo）致回（huí）轉大軸（zhóu）承壽（shòu）命降低
回轉大（dà）軸承潤滑是保（bǎo）證（zhèng）其壽命的（de）重要手段，運行（háng）過程需要定（dìng）期進行潤滑，不良（liáng）的潤滑會（huì）加速軸承的磨損。注入潤滑（huá）脂除具有潤滑作用外還具有將磨損下來的軸承內的雜物通過（guò）潤滑脂（zhī）帶出，起到清潔軸承內部的作用。另外，潤滑脂還有一定的防塵作用。
3）回轉支承大軸承密封不（bú）良導致壽命的降低
回轉（zhuǎn）大（dà）軸承密封是保護回轉支承大軸承滾道、滾子或（huò）球不受（shòu）到外界雜物、水的進入形成汙染。雜物進入後會形成研磨造成磨損的加劇，水進（jìn）入後會形成腐蝕，對滾道及滾動體不（bú）利。
4）回轉支承大軸承的上下連接法蘭鋼（gāng）結（jié）構的剛性不足使得大軸（zhóu）承的使（shǐ）用壽命降低（dī）
回轉大軸承的上下連接法蘭鋼結構的剛性（xìng）不足（zú）是指大軸承上部與回（huí）轉平台（tái）連接部位和下部與門座架相連接部位的剛度不（bú）足（zú）。剛度不足的後果是會發生變形，尤其是豎直方向的變形會使得軸（zhóu）承內部的承載轉動體的載荷更加的不均勻，使（shǐ）得滾（gǔn）道、滾動體接觸應力過大，嚴重到一定程度會（huì）加劇滾動體和滾道的損壞。因為回轉大軸承自身不可能具有此處所需要的剛度，需要相關連接鋼結構（gòu）來保證其連接部位的足（zú）夠的剛度。部（bù）分回轉支承製造商對連接部位的剛度有一定的要求。所以（yǐ），設計中（zhōng）要（yào）保證此處的剛度（dù）。
5）回轉（zhuǎn）支承大（dà）軸承（chéng）的上（shàng）下連接法蘭鋼結構的加工精度影響其使用壽命降低
回轉大軸承（chéng）的上下連接法蘭鋼結構（gòu）的加工精度是指連接回轉大軸承的法（fǎ）蘭麵的平麵度。大軸承上部與回轉平台連接部位和下部（bù）與（yǔ）門座架相連接部位的平麵度十分重要，此處的平麵度尺寸偏差過大（dà）時會導致回轉大軸承的整（zhěng）體變形。回轉大軸承變（biàn）形後（hòu）會使（shǐ）得軸承內部的承載轉動（dòng）體（tǐ）的載荷更加的不均勻，嚴重到一定程度也會加劇滾動體和滾（gǔn）道的損壞。從提高質量的角度要求，大軸承上部與回轉（zhuǎn）平（píng）台連接部（bù）位和下部與門座架相連（lián）接部位的加工應采用立式車床（chuáng）加工其結合麵，確保其平麵（miàn）度。
6）回轉支承大軸承上下環製造質（zhì）量不良引起（qǐ）的軸承失效
回轉大軸承上下環製造質量（包括鍛造質（zhì）量（liàng）、加工質（zhì）量、熱處理質量、密封質量（liàng））不良是指鍛造質量，鍛造是否（fǒu）存在縮鬆、砂眼、氣孔、裂紋；加工（gōng）質量，機械加（jiā）工尺寸精度，表麵粗糙度；熱處理質（zhì）量，調質硬度、淬火硬度、淬火深度是否（fǒu）滿（mǎn）足要求；密封件的（de）質量等是否符（fú）合要求（qiú），上述質量若不能滿足要求會使得回轉大軸承提前失效。
7）回轉（zhuǎn）大軸承滾子質量不（bú）良導致大軸承的失效
軸承滾子要有足夠的強度（dù）與耐（nài）磨性能。使用中若在較短時間裏（lǐ）滾子出現了較早的磨損、破（pò）碎等現象使得軸承失（shī）效則說明滾子（zǐ）質量存在問題（tí），需要立即對大軸承進行滾子的更換維修。
8）回轉支承大軸承過了使用壽命期（qī）限
回轉支承（chéng）大軸承過了使用壽命期限是指回轉大軸承過了其設計使用期限（xiàn）的失效，這種失效屬於正常的失效，要繼（jì）續使用時需要立（lì）即更換新的回轉支承大（dà）軸承即可。
5 回轉支承大軸承（chéng）失效的處（chù）理
回轉支承大軸（zhóu）承失效後應從以下幾點（diǎn）著手處理：
1）確認回轉支承大軸承失效的原因
根據前述，確定回轉支（zhī）承大軸承失效的原因。
2）確定處理方案
根據原因（yīn）確定（dìng）處理方案。如屬於（yú）大軸承質量問題可直接（jiē）更換質量好的新回轉大軸承，若屬於（yú）設計選型問（wèn）題可（kě）考（kǎo）慮改變軸承選型和參數選型，若屬於連接件精度或剛度問題應修正其（qí）剛度或精度後更（gèng）換回轉大軸承。
3）回轉支承大軸承更（gèng）換
回轉支承大軸承更換是十分重要的一項工作，更換軸承（chéng）通常需要仔細設置工裝以（yǐ）保障更換過程（chéng）安全可靠。要選擇無風或風小的天氣進行操作（zuò）。使用千斤頂將回轉以上部分支承起來，然後將大軸承從（cóng）側麵移（yí）出，Z後將新的大軸承從側麵裝入。整個更換過程需要認真仔細做好施工工藝和吊裝工藝以確保實施過程安全有序進行。頂起過程要有人統一指揮，做好安全預案，並做（zuò）好各種可能存在問題的設（shè）想以避免事故的發生和更換的失敗（bài）。
6 小結
回轉支承大軸承是鬥輪堆取料機的重要部件，在堆取料機設備采購、設（shè）計選型等過程中對回轉支承大軸承需要引起足夠的重視。
回轉支承（chéng）大軸承的維護與（yǔ）更換需要付出很大的成（chéng）本和時間。為（wéi）此，要從日常維護的成本中考（kǎo）慮回轉大軸承的選型，避免（miǎn）加大日常維護（hù）成本，避免在降（jiàng）低一次性投入（rù）後加大日後的維護成本和維護時間。
來源：《港口裝卸》2013年01期
