特大型(xíng)轉盤軸承實體保持架破壞原因及改進

2014-03-03

(洛陽軸研科技股份有限公司,扈文莊;洛陽樂源工貿有限公司(sī),馮昊(hào))
  目前(qián),國內多次出現因特大型轉盤軸承在使用(yòng)過程中被損壞(huài),從而導致設備(bèi)發生(shēng)重大(dà)故障的質量(liàng)事(shì)故。通過分析發現造成(chéng)故(gù)障(zhàng)的主要原因是實體保持架的斷裂破壞,改變了滾動體的運行軌跡,從而涉及到軸承套圈,使(shǐ)滾道摩擦發熱,磨損嚴重,影響(xiǎng)了軸承旋轉(zhuǎn)精度,甚至使軸承卡死(sǐ)失效。
  轉盤三排(pái)圓柱滾子組合軸承大多采用的是兩排軸向帶(dài)保持架的滾子組件和(hé)徑向滿裝(zhuāng)滾子的結構型式,其實體保持架結構為壓鑄鋁合金保持架和分段兜孔尼龍保持架(jià)型(xíng)式。由(yóu)於壓鑄鋁(lǚ)合金結構保(bǎo)持架本身存在一定的質量問題,難以達到轉盤軸承的使用工況要求。
  鋁合金保(bǎo)持架均采用(yòng)壓力鑄造成型的方法(fǎ)製造。通過對其壓鑄成型的過(guò)程、模具結構等進行分析(xī)後(hòu)發現,這樣加工出的產(chǎn)品金屬晶粒粗大,內(nèi)部疏鬆、氣孔、砂眼較多。成型時,壓鑄機的注射柱塞將金屬熔料快(kuài)速壓入到密閉的模具型(xíng)腔,被高速注入的熔料會在型腔內(nèi)形成(chéng)多(duō)個環流的(de)匯合。型腔內聚集在匯合區(qū)的(de)空氣有一部份從合模間隙中排出,無法排出的部份就被包裹在產品中(zhōng)形(xíng)成(chéng)氣孔、砂眼等缺(quē)陷。保持架的這種(zhǒng)結構和加工工藝決定了它無法避免這種鑄造缺陷的產生,給保(bǎo)持架的斷裂留下了隱患。
 
  轉盤軸承保持架常用材料為ZAL102,性能特(tè)點是強度低、脆性大(抗拉強度бb≤15、延伸率δ≤4)。轉(zhuǎn)盤軸承大多使用在(zài)港口碼頭、轉(zhuǎn)爐、礦山等大型機械設備中,工作環境較為(wéi)惡劣。酸霧、沙塵、鐵粉、氧化皮等異物可進入保持架內並粘附在潤滑脂上,通過軸承運轉逐漸(jiàn)積累在保持(chí)架(jià)與(yǔ)滾動(dòng)體之間,這些異物積滿滾動體與兜孔之間(jiān)的間隙後,保持架與滾子就會卡死(sǐ)。雖然軸(zhóu)承回轉時保持架本身不(bú)傳遞負荷,但設備產生的強大(dà)動力使軸(zhóu)承無(wú)法停止運(yùn)轉,此時首當其衝被破壞的就是強度Z薄弱的鋁製保持架。從滾(gǔn)子在滾道中的運動軌跡上講,由於受到上、下滾道旋轉的帶動,滾子(zǐ)沿著滾道切線方向作直線運動。受到保持(chí)架的製約後,滾子才(cái)會順著滾(gǔn)道作圓周運動。保持架斷裂後,滾子將不再(zài)順著(zhe)滾道作圓周(zhōu)運動,而是沿著滾道切線方向作直線運(yùn)動,其會在(zài)軸承滾道內“打橫”,滾子與滾(gǔn)道之間由滾動摩擦轉為滑動摩擦,阻力增大,溫度升高,進一步(bù)造(zào)成對整個軸承的破壞。
 



圖中:1.外圈;2.保持架;3.內圈;4.軸(zhóu)向滾子;5.徑向滾子;6.聯接螺栓;7.第二內圈

1.滾子;2.保持架
  針對傳統保持架材料、結構方麵的不足,若要提高軸承的安全可(kě)靠性(xìng)和使用壽命,我們必(bì)須對保持架的材料(liào)、加工工藝方案及其設計(jì)結構進行改進。改進後(hòu)可采用以下技術(shù)方案:其斷麵結構為“工”字型(xíng)的斷(duàn)麵形狀,如圖(tú)。“DW”為滾子直徑,H=DW-0.6~2.0,“H”高(gāo)度在軸承軸心線為水平時選小值,一般在0.6~2.0之間,以防止保持架在(zài)運轉過程中(zhōng)產生過大的軸向竄動(dòng)。當軸承軸心線為垂直時,由於重力作用,重量始終落在滾道(dào)上,不會產生軸向竄動,所以可選大值,一般在1~2之(zhī)間。滾子的高度與保持架孔間(jiān)隙為0.5~0.8之間。在(zài)轉盤軸承水平放置使用時,“H”型截麵的上、下兩端麵可以不分反正在滾(gǔn)道上作為(wéi)引導麵,從而保證保持架的旋轉靈活性和穩定性。該型保持架窗孔沒有圓(yuán)弧,避免了因滾子卡死保持(chí)架而造(zào)成對(duì)軸承的破壞,使重型轉盤軸承的安全性得以提高。
 
  對於工作基麵確定的(de)重型轉盤軸承,不需要保持架做雙麵引導,隻要基麵引導就能保(bǎo)證(zhèng)軸承的旋轉技術要求。此類保持架可(kě)以設計為“п型”,工作原理同“工”型結構,如(rú)圖。
 
 
  另一方麵,保持架材料我們選用H62銅或20號鋼代替原來的鑄鋁(ZL102),使保持架的(de)機械性能有了很大提高。見下表。
 
材料(liào)參數對照表
  材(cái)料方麵用銅或鋼代替ZL102鋁合金的應用,全麵提高(gāo)了保持架的機械性能;將保持(chí)架的引導方式由兜孔引導改為雙(shuāng)端麵引導,並改進(jìn)結構減(jiǎn)少保(bǎo)持架端麵與滾道之間的摩擦阻力,彌補傳統結(jié)構的(de)不足,改善提高(gāo)軸承直立使用時的工況質量,具有運轉平穩(wěn)、可靠性(xìng)好等特點。
 

1.滾(gǔn)子;2.保持架
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