錘片式飼料粉碎機滾動軸承磨損壽命分析和計算

孫春一 劉 峰

（遼寧石油化工大學機械工程學院，遼寧撫順113001）

錘片式飼料粉碎機主軸滾動軸承是重要的支撐部件[1]，滾動軸承是易損件，它的主要失效形式為疲勞點蝕或磨損。一般條件下，為防止發生疲勞點蝕進行疲勞壽命計算即可。然而在大中型飼料加工廠的粉碎車間，空氣中漂浮大量粉塵，工作條件比較惡劣，使粉碎機軸承在工作過程中不是由于疲勞點蝕，而是由于摩擦磨損嚴重，過量的磨損使軸承喪失正常的工作性能所致，從而降低軸承運轉壽命和可靠性，直接影響錘片式飼料粉碎機的性能指標和工作壽命。

軸承磨損的原因往往是多因素的，很復雜，軸承失效后，搞不清楚軸承失效原因時就簡單地更換新軸承，并不能排除再次失效的風險，重蹈覆轍,而且軸承磨損壽命尚無統一完善的計算方法，因此研究軸承磨損原因，進行磨損壽命計算和預測，為設計人員和使用者提供參考是非常必要的，具有實際意義。

1 滾動軸承引起磨損的理論分析

軸承磨損失效從內在因素和使用因素兩方面來考慮和分析。內在因素主要是指軸承的結構設計、制造工藝和材料質量[2]，軸承是標準件，只要飼料加工機械制造企業按國家標準選用，內在因素不是軸承失效的根源。使用因素主要是指安裝調整、使用維護。據統計，近70%的滾動軸承失效和損壞是由于使用和維護不當造成的。飼料加工機械在正常工作條件下，軸承工作溫度最大不超過60～70℃，當飼料加工廠車間內充斥粉塵，軸承密封不良時，粉塵鉆到軸承里，同潤滑劑中的雜質一起形成磨粒，在滾道和滾珠表面造成鑿削式或犁溝式的擦傷，引起磨粒磨損，同時，由于滾道和滾珠表面的輪廓峰使摩擦表面受力，局部摩擦熱使表面溫升過高，造成潤滑油膜破裂，嚴重時表面層金屬將會局部融化，接觸點產生黏著、撕脫、再黏著的循環過程，引起黏附磨損，磨粒磨損和黏附磨損使軸承的游隙增加，配合精度降低，噪聲和振動增大，所以對滾動軸承磨損壽命進行計算是十分重要的。

2 滾動軸承磨損壽命計算

通過前面的分析可知，軸承磨損失效是磨粒磨損和粘附磨損綜合作用的結果，把磨損引起的軸承徑向游隙增量作為軸承磨損程度的指標，通過磨粒磨損計算確定徑向游隙增量，將它代入粘附磨損計算求出黏附磨損壽命，然后由下式求出滾動軸承磨損壽命

式中：a1為對可靠性的壽命修正系數；a2為對材料的壽命修正系數；a3為運轉條件的壽命修正系數[3]。

2.1 磨粒磨損計算

隨著軸承磨粒磨損量的增加，徑向游隙增大產生徑向游隙增量：

式中：[△ur]為徑向游隙增量(μm)；K1為磨粒磨損許用磨損因數，由有關圖表查出[4]；e0為與軸承內徑有關的磨損率(μm)；d為軸承內徑(mm)。

2.2 黏附磨損計算

黏附磨損壽命根據試驗值建立經驗公式[5]，即

式中：Lh為滾動軸承黏附磨損壽命（h）；n為軸頸轉速(r/min)；[△ur]為徑向游隙允許增量(μm)；KV為體積磨損度，其實驗值可按軸承外徑D，潤滑油運動黏度與軸承轉速的乘積vn由有關圖表查出；m為指數，通常m=0.1～0.5；s0為滾動軸承每106轉的滑移距離(μm)，其近似值可根據軸承的C/P和幾何參數D（1+10sinβ）由有關圖表查出，β為軸承標準接觸角；C為軸承額定動載荷(N)；P為軸承當量動載荷(N)。

3 滾動軸承磨損計算和預測

一個SFSP56系列的錘片式飼料粉碎機，主軸采用兩個22212C調心滾子軸承支承，軸承內徑d=60 mm，轉速n=2 950 r/min，軸承徑向載荷=1 950 N，軸向載荷=960 N，采用鋰基二硫化鉬潤滑脂潤滑，預測其磨損壽命。

① 磨粒磨損計算：將式(3)，e0=7.15 μm，由文獻[4]表2.1-21給出K1=8，K1和e0代入式(2)得[△u1]=57.2 μm。

② 黏附磨損計算:查軸承手冊，22212C軸承的額定動載荷C=110 000 N、額定靜載荷=88 200 N、D=110 mm，e=0.24。

當量動載荷

接觸角β=3°，幾何參數D(1+10sinβ)=111.5 mm，由文獻[5]圖43.2-9查出S0=1 100 μm；

查聞邦椿[5]表43.4-13，潤滑脂基礎油運動黏度v=150×10-6m2/s，則

由D和vn查圖43.2-8得到

取m=0.5，代人式（4），得到黏附磨損壽命Lh=112 57 h。

③ 磨損壽命計算：可靠度R=0.9時，a1=1，a2=a3=1，代人式(1)得到磨損壽命La=17 714 h。

④ 按滾動軸承疲勞壽命計算公式，疲勞壽命Lh=147 435 h,磨損壽命比疲勞壽命要短很多，因此軸承磨損更危險，在文獻[1]錘片式飼料粉碎機保養中規定，工作1 000 h，軸承應拆洗一次，更換潤滑脂，這樣可以延長軸承磨損壽命。

4 結語

錘片式飼料粉碎機滾動軸承磨損原因分析、磨損壽命計算和預測的方法等可為在多粉塵條件下工作的其他飼料加工機械軸承磨損研究和評定時采用或借鑒。

[1]龐聲海,饒應昌.飼料加工機械使用與維修[M].北京：中國農業出版社,2000.

[2]卜炎.實用軸承技術手冊[M].北京：機械工業出版社,2004.

[3]王超,王金等.機械可靠性工程[M].北京:冶金工業出版社,1992.

[4]張松林.軸承手冊[M].南昌:江西科學技術出版社,2004.

[5]聞邦椿.機械設計手冊第6冊[M].北京：機械工業出版社,2010.