托輥軸承系列產品塑料保持架的改進

張成芝,賈秋生,王朝光

（1.哈爾濱軸承集團公司質量管理部，黑龍江哈爾濱150036;2.哈爾濱軸承集團公司技術中心，黑龍江哈爾濱150036）

1 前言

新結構工程塑料保持架系列托輥軸承是用于替代以往鋼板沖壓保持架和傳統結構的工程塑料保持架的深溝球軸承，應用于煤礦帶式輸送機和農業帶式輸送機中。為滿足拌有煤泥水和其他有害氣體的惡劣工作環境，避免灰塵、煤渣等雜質異物進入軸承工作的滾道中，造成軸承早期疲勞剝落，喪失軸承工作性能，在保持架的材料選取和保持架結構設計上進行了改進。保持架的材質采用了性能優良的工程塑料（PA 66-GF25），當有固體小顆粒雜質進入軸承內時，軸承在運動過程中可以將其固體小顆粒嵌埋在塑料保持架內，減輕軸承磨損。同時，改變了普通深溝球軸承工程塑料保持架的傳統設計理念，在保持架的端面增加了葉片，當軸承旋轉時葉片相當于風扇片，起到了吹走塵埃及降低溫升作用。托輥軸承系列產品新結構工程塑料保持架的研制與應用，滿足了對旋轉阻力和防卡壽命的要求。

2 塑料保持器性能介紹

塑料材料成分為玻璃纖維增強聚酰胺66（PA 66-GF25），并添加抗老化劑。它具有很高的強度和彈性、抗化學腐蝕、抗老化和尺寸穩定性好的特點，且具有較高的韌性、剛性，耐蠕變、耐疲勞、耐磨損，自潤滑性能優良，具有嵌埋固體異物的能力。國外許多先進的軸承公司已把塑料保持架作為標準的軸承結構，現已有三十余年的應用歷史。塑料用作滾動軸承保持架性能與特點：

（1）摩擦系數小，溫升低。與金屬保持架相比較，塑料比金屬的摩擦系數小、摩擦扭矩小（約低20%），并且接觸表面光潔度較高，從而使軸熱降低，使潤滑劑壽命及軸承壽命延長0.5～1倍。

（2）彈性、韌性高。在軸承運轉不利的條件下，可承受較大的撓度，減少軸承內部應力。即使受到猛烈沖擊產生裂紋時，仍能正常工作一段時間。而金屬保持架受到類似沖擊時，往往因保持架變形斷裂造成一些滾動體卡死，導致軸承瞬間損壞。

（3）能夠提高軸承的承載能力及使用壽命。塑料保持架能加工出有利于軸承工作的復雜形狀，最大限度滿足設計要求，潤滑狀況得以改善。在空間一定的情況下能容納下數量更多、直徑更大的滾動體，從而提高軸承的承載能力30～50%。計算壽命可延長1～2倍。

（4）自潤滑性能好。當軸承失去潤滑時，溫度急劇上升，如果裝有金屬保持架會因高溫變形卡死滾動體，造成軸承抱死。而塑料保持架在高溫下導致保持器溶化，溶化的保持架可起到潤滑作用，軸承不會很快抱死，在一定時間內能持續工作。

（5）振動、噪音小，極限轉速高。由于塑料密度小，為金屬的1/6～1/7，故大大降低了軸承在高速旋轉過程中作用于保持架上的離心力，降低了軸承的振動、噪音，并提高了極限轉速。

（6）具有嵌埋固體異物的能力。當有固體小顆粒雜質進入軸承內時，軸承在運動過程中可以將其嵌埋在塑料保持架內，可減輕軸承磨損，因此裝有塑料保持架的軸承能在粉塵大的條件下工作，如礦山用的托輥、運輸車輛等環境。

塑料保持架可在-40～120℃溫度下長期連續穩定工作，在150℃時工作不應超過4h，短時溫度峰值可達180℃。

3 保持架的結構設計改進

托輥軸承是深溝球軸承，它是由內圈、外圈、滾動體和保持架組成。保持架是將軸承中一組滾動體均勻地相互隔開，改善軸承內部負荷分配，引導滾動體運動，促進軸承平穩運轉。保持架是軸承中承受各種復雜應力動態摩擦磨損零件，其材質與結構合理與否影響軸承的性能。鋼板沖壓普通浪形托輥軸承保持架是兩片鋼板經沖壓后由鉚釘鉚合的普通浪形保持架，見圖1；傳統工程塑料托輥軸承保持架是傳統的工程塑料保持架，見圖2；新結構托輥軸承塑料保持架是在保持架的端面增加了與滾動體數量相同的葉片，見圖3。經長期的實踐證明，鋼板沖壓普通浪形保持架軸承裝入托輥在惡劣的工作條件下金屬保持架受到嚴重沖擊時，會產生永久變形甚至斷裂，軸承出現抱死現象，使用壽命很難達到要求，其實際使用壽命僅是傳統工程塑料保持架軸承的五分之二。傳統工程塑料保持架軸承是較為理想的輸送機托輥軸承。塑料保持架在受外力暫時變形后，則可靠彈性恢復原狀，因此塑料保持架更不容易損壞。塑料保持架結構形狀為冠形，如圖2、圖3示，保持架兜孔設計有鎖量，利用塑料的彈性可鎖住滾動體，也便于拆卸塑料保持架。

圖1 鋼板沖壓普通浪形保持架

圖2 傳統工程塑料保持架

圖3 新結構托輥軸承塑料保持架

為進一步提高托輥軸承的壽命，因此誕生了新結構托輥軸承塑料保持架，它是在傳統塑料保持架的基礎上進行了改進：在保持架的端面增加了與滾動體數量相同的葉片，當軸承旋轉時葉片相當于風扇片，起到了吹走塵埃及降低溫升提高軸承壽命的作用。

新結構托輥軸承塑料保持架除葉片外的其余整體尺寸基本與傳統塑料保持架的尺寸相同。保持架葉片尺寸（見圖4）設計如下：

（1）葉片長度 L：L=(Dc-dc)/2。

（2）葉片寬度 b：b=0.15Dw，取一位整數，四舍五入。

（3）葉片高度 h：實際標注尺寸 Bc1，

圖4 新結構托輥軸承塑料保持架

式中：Dw—鋼球直徑。

新結構托輥軸承的使用壽命，比傳統工程塑料保持架軸承的使用壽命提高約30%，得到用戶的好評。

4 結束語

新結構托輥軸承系列產品工程塑料保持架首先選取了適合于礦山機械惡劣工作環境的性能優良的保持架材質—工程塑料（PA66-GF25)，然后，在深溝球軸承傳統的工程塑料保持架結構基礎上，在其端面設計添加了與球數相同的葉片，提高了托輥軸承的性能，延長了托輥軸承的使用壽命。此結構設計先進可行。

深溝球軸承約占全部滾動軸承70%左右，為全國機床、汽車、家電、農機、化工、紡織等行業配套。因此，該類軸承的產量、質量直接影響公司效益。裝有該結構保持架的軸承也可將應用于紡織等其它機械中。