圓柱滾子軸承引(yǐn)導(dǎo)麵異常(cháng)磨損分析

2013-12-16

梁英 何惜港 曲瓊
(洛陽LYC軸承有限公司,河(hé)南洛陽 471039)
  摘 要:滾動軸承除滾動體和套圈滾(gǔn)道之間需要潤滑外,保持架引導麵的潤滑也(yě)至關重要(yào),針對保(bǎo)持架引(yǐn)導麵潤滑不足(zú)造成軸承使用異常的問題,通過試驗對軸承引(yǐn)導麵異常磨損原因進行了分析,並給出了解決(jué)措施。
  關鍵詞:圓柱滾子軸承;保持架;潤滑;引導麵;磨損
  1 試(shì)驗軸承
  試驗軸承結構如圖1所示,為無內圈圓柱滾子軸承,保持架結構(gòu)為鑽孔鉚釘鉚接結(jié)構,采(cǎi)用(yòng)軸滾道引導方式。該軸承用在齒(chǐ)輪箱螺旋錐齒輪傳(chuán)動軸中,主要承受螺旋錐齒輪在傳動工作過程中產(chǎn)生的徑向載荷。
 

圖1 試驗軸承示意圖
  軸承運轉方式為外圈固定,軸旋轉(zhuǎn)。軸承徑向載(zǎi)荷8190N;使用溫度為-20~200℃;轉速(sù)為20387r/min,dm•n值達1.45×106mm•r/min;采用離心甩油潤滑(huá)(環下潤滑方式),潤滑油為合(hé)成潤滑油4050油(yóu)。軸承安裝示意圖如圖2所示。
 

圖2 試驗軸承安裝示意圖
  試驗(yàn)軸的材(cái)料(liào)及熱處理方法與試驗軸承完全相同,全(quán)部采用滲(shèn)碳(tàn)鋼16Cr2Ni4MoA,軸滾道工作部(bù)分的尺寸和幾何(hé)形狀的公差和主機設計要求一致。
  2 試驗(yàn)方(fāng)法
  依據主機廠給出的軸承使用工況編(biān)製試驗大綱。參與(yǔ)試驗的軸承(chéng)樣品共計5套;試驗要求模擬主機使(shǐ)用工況;要求5套軸承應全部通過1275h耐久性(xìng)試驗,試驗結束時試驗(yàn)軸承和試驗軸應無疲勞剝落現象。
  試驗大綱規定,軸承(chéng)在試驗至50,450,850h和試驗結束(1275h)後,應分階段對試驗軸承進(jìn)行分解檢查,每(měi)個階段例行分解檢查無(wú)異常後,才可以進行後續試驗。
  3 試驗結果
  試驗至50h時進行首次分解檢查,發現5套軸承(chéng)的軸滾道引導麵與(yǔ)保持架內(nèi)徑引導麵的配合處均出現不同(tóng)程度(dù)的磨損,但軸滾道滾子工作區域痕跡(jì)正常。
  5套軸承的軸滾(gǔn)道兩端即保(bǎo)持架(jià)的引導位置均出現(xiàn)程度不同的磨損,並形成2條規則的磨損痕跡。軸滾道磨損痕跡與(yǔ)保持架內徑引導麵相對應,呈現一端窄一端寬:窄麵(miàn)寬約1.5mm,深約0.05~0.3mm;寬麵寬約3mm,深約0.05~0.3mm。而與此對應配合的軸承保持架內(nèi)徑引導麵僅有(yǒu)輕微磨痕。
  對出現軸引導麵磨損的5套軸承和對應的軸繼續進行試驗,在後續試驗過程中,5套軸承和試(shì)驗軸均工作正常。
  經450,850h及試驗(yàn)結束(1275h)檢查,軸磨損的部(bù)位未出現磨損加劇和擴展現象,Z終(zhōng)5套試驗軸(zhóu)承(chéng)全部通過1275h耐久性試驗考核。
  在整個試驗分解(jiě)檢查(chá)、檢(jiǎn)測過程中可以發現,除(chú)軸(zhóu)滾道引導麵磨損(sǔn)外,試驗軸滾道與滾子工作痕跡正常,軸承滾(gǔn)子(zǐ)組內複圓尺寸及(jí)公差符合產品圖樣的規定,試驗軸除磨(mó)損(sǔn)區域外,軸(zhóu)滾道尺寸及公差符合軸圖樣(yàng)的規定(dìng),軸承回轉靈活無異常。
  4 磨損原因分析(xī)
  由於轉速較高,故對齒輪箱中的軸承、軸滾道及潤滑油路進行了特殊設計。軸承結構設計為軸滾道引導保持架(jià)方式,即(jí)由軸的滾道引導保持架旋轉;為減小保持(chí)架內徑引導麵和軸滾道引導麵之間的滑動摩擦(cā),在軸(zhóu)滾(gǔn)道兩端引導位置各設(shè)計了一排潤滑油孔,在軸承高速旋轉(zhuǎn)中,實現高速軸承特殊的潤滑:離心甩油潤滑(環下潤滑油路)如圖3所示,而非齒輪離心甩油潤滑。
 

圖3 軸承(chéng)環(huán)下潤滑示意圖
  從5套軸承的試驗軸檢查結果看,軸的磨損(sǔn)槽一端窄一(yī)端寬,磨損槽的寬度與保(bǎo)持架兩端內徑引導麵寬度尺寸對應並(bìng)吻合(hé),因此,軸上出現的磨損槽與軸承保持架結構有關。
  對(duì)5套軸承分解檢查,發現保持架內徑(jìng)引導麵倒角尺(chǐ)寸(cùn)偏大(圖1),保持架(jià)設計圖樣(yàng)規定倒角尺寸除銳邊後Z大為R0.25mm,而該保(bǎo)持架倒(dǎo)角實測數據為1~1.5mm。
  軸(zhóu)承在高速旋轉時,潤(rùn)滑油在離(lí)心力的作用(yòng)下,經環下油孔噴出,直接噴在保持架的(de)引(yǐn)導麵上,在軸與保持架引導麵之間形成潤滑油膜,以確保軸承正常運行。
  由於軸(zhóu)承(chéng)保持架引導麵倒角尺寸偏(piān)大,軸承在高速旋(xuán)轉時,潤滑(huá)油(yóu)在(zài)離心力的作用下,經環下油孔直接噴向保持架引導麵和倒角(jiǎo)上(圖4),並順著保持架的倒(dǎo)角(jiǎo)被甩出,不能在(zài)軸承保持架(jià)引導麵(miàn)形成有效的潤滑油膜,由(yóu)此造成(chéng)軸滾道引導麵的磨損。
 

圖4 倒角偏大後保持架異常潤(rùn)滑示意圖
  而當軸磨損形成磨損槽(cáo)後軸承仍繼續工作時(shí),由於重力的作用,保持架的引導麵和倒角麵與軸的磨損槽形成局部(bù)潤滑區,即在保持架的引導麵形成新的潤滑(huá)油路(圖5)。這就是在後續的試驗中,軸滾道引導麵磨損槽未(wèi)繼續擴展的原因。
 

圖5 出現磨損槽後形成新的潤滑示意(yì)圖
  5 結束語
  在高速圓柱滾(gǔn)子軸承(chéng)設計中,整體潤滑油路(lù)的設計不僅包括工作承載區的潤滑設(shè)計,作為軸承潤滑的重要組(zǔ)成部分,保持架(jià)的潤滑同樣不可忽視。同時(shí),在加工過程中應嚴格貫徹(chè)設計要求,以保證設計思想的(de)正(zhèng)確實現。
來源:《軸承》2012年(nián)8期
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