在試車中,振動軸系統(tǒng)中存在較多故障,軸承的溫度達(dá)到100~200℃左右;相當(dāng)數(shù)量的軸承內(nèi)孔與軸頸燒蝕。初始分析認(rèn)為軸承存在質(zhì)量問題,軸承外圈與端蓋的軸向間隙過小,但同一產(chǎn)品卻有相當(dāng)部分使用正常,拆卸并測量軸向間隙符合設(shè)計要求。經(jīng)分析軸承的材質(zhì)、熱處理硬度,確認(rèn)采用的SKF軸承沒有問題,再將軸承內(nèi)圈端面與軸臺階端間隙(圖1中A)適當(dāng)放大也未得到改善。
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| 圖1 振動輪偏心塊軸承系統(tǒng) |
2、原因分析
使用同樣軸承及潤滑油有些產(chǎn)品不存在問題,可以說明設(shè)計基本合理,就該系統(tǒng)存在的問題分析如下。
(1)根據(jù)振動軸的結(jié)構(gòu)尺寸,通過計算可知該軸為剛性軸,軸的微小變形而產(chǎn)生的振動對振動軸系統(tǒng)的影響極其微小。
?。?)根據(jù)軸承內(nèi)圈與軸頸燒蝕現(xiàn)象,可以確認(rèn)軸承內(nèi)孔與軸頸存在一定的過盈量,兩者在軸向力的作用下存在相對位移,軸承滾道在軸向力作用下很可能導(dǎo)致燒蝕,具體原因分析如下。
①軸承內(nèi)圈與軸頸過盈量的分析。
軸承內(nèi)孔的實測尺寸公差為:φ100°-0.022~φ100°-0.005;軸頸的設(shè)計尺寸公差為:φ100h6(°-0.022)。
從數(shù)據(jù)可知,其配合過盈量極小,但實際上軸頸加工可能存在較大誤差。其一,磨削加工時,操作者習(xí)慣按上差加工,從而導(dǎo)致公差帶較多分布在軸的上差附近;其二,軸端加工的中心孔較大(φ16.3),使該中心孔實際精度誤差較大,從而造成軸頸磨削時存在較大的圓度及圓柱度誤差;其三,測量誤差的存在使得軸頸實際尺寸很可能超越軸頸的上差;其四,左右2塊偏心塊與軸焊接時的變形,導(dǎo)致兩軸頸同軸度誤差的增加;其五,軸頸與軸承內(nèi)圈配合處的潤滑條件極差,通過分析,該配合處存在一定的過盈量,約0.01~0.015mm(在一定概率情況下)。
?、谘b配方式對軸承軸向和徑向游隙的影響。
該軸的裝配方式為:
a、右端軸承先裝入件1(內(nèi)軸承座),再一并裝入振動輪件2中;
b、將偏心塊軸裝入右端軸承孔中;
c、將裝好軸承的外軸承座3裝入振動輪幅板4上,裝前先測量和計算“A”處間隙,在件3和件4間調(diào)整并選用墊片而獲得適當(dāng)間隙“A”。
從以上裝配過程中可以獲知,由于軸承內(nèi)孔與軸頸的配合存在一定的過盈量,將使兩軸承內(nèi)圈在安裝過程中相對各自軸承外圈產(chǎn)生位移(左軸承內(nèi)圈向左,右軸承內(nèi)圈向右),結(jié)果導(dǎo)致兩軸承的軸向游隙為零,實際的徑向游隙為零(存在軸承單列受力接觸狀況)。
?、蹨厣龑υ撓到y(tǒng)的影響。
裝配時的環(huán)境溫度為10~35℃,使用中軸承受到激振力、摩擦力、偏心塊攪拌潤滑油及環(huán)境溫度升高等因素影響,正常使用時系統(tǒng)的溫度大約為90~100℃之間。
由于振動軸存在因溫升而產(chǎn)生的線膨脹,加劇了軸承內(nèi)、外圈之間的相互位移,導(dǎo)致軸承中滾子與內(nèi)外圈滾道的彈性變形,滾道中的油膜受到不同程度的破壞。輕者溫度可升高到120℃左右,重者滾道嚴(yán)重?zé)g;同時,軸承內(nèi)孔與軸頸配合處受到軸線膨脹與過盈量共同作用下的位移,導(dǎo)致該配合處燒蝕現(xiàn)象。
3、解決辦法
(1)通過以上分析,在工藝上采取將軸頸φ100h6的公差改為φ100-0.02-0.04,使其始終保持間隙配合。
?。?)軸承內(nèi)孔與軸頸存在滑動配合,在安裝方式不變的情況下,軸承軸向游隙就不易為零,軸受熱膨脹而產(chǎn)生的軸向力將很容易使兩軸承內(nèi)圈自如移動調(diào)整(軸頸配合處的潤滑也由于間隙的存在得以改善),同時大大改善了軸承徑向間隙與軸承存在單列受力的情況。
(3)由于振動輪工況十分復(fù)雜,將圖1中A間隙在計算的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加,以確保軸承內(nèi)圈的調(diào)整更加自如。通過改進(jìn),該系統(tǒng)運行十分穩(wěn)定、可靠,故障率降至近乎零碎,加工、安裝工藝性也大大提高;由于軸頸尺寸的調(diào)整,盡管使用工況較為惡劣、復(fù)雜,在使用中軸承內(nèi)圈也可以自如、有效地調(diào)整(滑移)至適當(dāng)?shù)奈恢茫瑵L道的負(fù)載狀況較為均勻,大大提高了軸承的使用壽命。
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