振蕩拉軟機的軸承失效分析

摘 要 為了準確計算震蕩拉軟機的軸承疲勞壽命，驗證是否滿足設計要求，對振蕩拉軟機構進行SOLIDWORKS三維建模，并且導入ADMAS通過添加準確邊界條件仿真得出軸承處受力情況，最后通過查詢機械設計手冊，根據(jù)經(jīng)驗公式得出疲勞壽命，綜合分析軸承破壞原因。

關鍵詞 軸承 疲勞壽命 動力學仿真

一、引言

振蕩拉軟機作為通過式設備，主要的結構可分為驅動機構、振蕩機構和拉伸機構。驅動機構通常為電動機，通過皮帶輪與振蕩機構相連。振蕩機構主要由曲軸（或偏心傳動軸）、連桿以及齒板（或孔板）組成，經(jīng)過拉軟機，拉軟后的皮革具有更好的柔軟性。但是在實際工作中，振蕩拉軟機在工作不足一年的時間內，懸掛牽動機構內的軸承出現(xiàn)內部磨損嚴重、軸承內部滾珠間隙增大的失效形式。

目前其他一些對發(fā)生失效的調心滾子軸承22208壽命的分析主要是針對軸承本身，脫離了整個機器的工作環(huán)境容易產(chǎn)生較大的誤差。本文采用對振蕩拉軟機的整機裝配準確SOLIDWORKS完成軸承所屬機器的完整建模，準確模擬軸承工作狀態(tài) 。通過，ADAMS軟件精確加載，準確分析牽動機構內軸承受力變化情況，并且查詢機械手冊，進行疲勞壽命分析。

二、三維幾何建模型

首先通過二維生產(chǎn)圖紙，通過SOLIDWORKS軟件進行三維建模，并且裝配完成。拉軟機結構關于中線完全對稱，所以我們采取簡化為單軸模型如圖1，其中牽動機構內失效軸承位置如圖1。

圖1 振蕩拉軟機三維模型

三、動力學仿真建模

（一）導入模型

軸承內滾子是失效的主要部件，通過SOLIDWORKS生成的三維模型導入ADAMS，依次添加約束關系，材料屬性。

（二）選取工況

選取最大載荷作為分析工況，以獲取最惡劣條件下的最大軸承載荷；通過ADAMS仿真得到結果，通過ADAMS測量孔板座的Y方向最大加速度，加速度呈正弦函數(shù)狀，因此將等效質量；在孔板座中心添加一個附加質，設置屬性為質量，并刪除附加質量的幾何特征，只保留一個坐標點在模型中如圖2。

圖2 最大載荷20000N添加后的ADAMS模型圖

（三）測量結果

根據(jù)模型添加完載荷條件，進行仿真設置，其中，其中XYZ為全局坐標系 ABDDEF，分別為圖1中六處軸承處轉動中心從左右上，上左右6個轉動中心；設置0.4秒 2000步；開始仿真并得到結果，ADAMS/PostProcessor可以快速繪制曲線，仿真動畫等，將結果整理得表1。

表1 轉動副轉動中心受力仿真結果

四、疲勞壽命計算

軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞剝落擴展跡象前運轉的總轉數(shù)或一定轉速下的工作小時數(shù)稱為軸承壽命。

（一）從仿真結果中提取載荷工況

選取仿真結果中最大作用力組成分析工況；由表1中數(shù)據(jù)可知：選取軸向載荷最大值，徑向載荷。

（二）從機械手冊查詢滾子軸承22208參數(shù)

基本尺寸內徑，外徑；計算系數(shù)；基本額定載荷；

（三）計算疲勞壽命公式

當軸承的當量動載荷時時以轉數(shù)為單位的基本額定壽命；

若軸承工作轉速為，可求出以小時數(shù)為單位的基本額定壽命 h。當量動載荷的選取：當 時，則 ；當 時，則 ；其中為軸向所受軸向載荷（N），為軸向所受徑向載荷（N）；根據(jù)。所以軸承的當量動載荷選取公式。拉軟機的工作轉速為；滾子軸承選取；代入公式計算得：。

五、結論 （下轉第124頁）（上接第95頁）

本文的疲勞壽命分析結果小時的結果與實際情況使用不到一年發(fā)生軸承失效的情況不符合。根據(jù)工廠實際情況，分析出現(xiàn)疲勞破壞的其他可能原因：

（1）工作中是非理想狀態(tài)，只要與理想模型的工作狀況稍有偏差，可能導致軸向力增加。

（2）軸承工作中始終是幾個滾子承受較大的作用力，小角度轉動使得滾子的相對固定部位首先破壞，從而致使軸承失效，滾子軸承只有幾個滾子主要受力，因而使得壽命大幅減小，實際的工作壽命不到理論的十分之一。

（3）機器的制造安裝精度不夠，裝配工藝的粗糙等。

本文對振蕩拉軟機的建模是準確的，建模思路以及分析結論可以給機器工作中的存在問題給出相應解釋，也為行業(yè)相關研發(fā)提供參考。