7500L滾揉機滾輪軸承分析

劉宏祥 ，任民強 ，張日亮

（漯河雙匯肉業機械加工廠，河南 漯河 462000）

7500L滾揉機滾輪軸承分析

劉宏祥 ，任民強 ，張日亮

（漯河雙匯肉業機械加工廠，河南 漯河 462000）

滾揉機是生產火腿腸系列肉制品的關鍵設備。該機在旋轉過程中要求運行平穩、連續工作時間長。支撐鍋體的滾輪軸承需要同時承受徑向力和軸向力，因此，將原來使用的深溝球軸承更換為圓錐滾子軸承，延長了軸承的使用壽命，滿足了該機的工作要求，并節約了維修資金。

滾揉機；滾輪軸承；深溝球軸承；圓錐滾子軸承

1 前言

支撐滾輪的滾動軸承是保證滾揉機正常生產的關鍵部件。原滾輪軸承選用的是6307型深溝球軸承，該類型軸承是點接觸的球軸承，額定動、靜負荷低，最大的問題是承受軸向負荷能力差，平均使用壽命為60天。如何使滾揉機不因軸承的問題而延誤生產，這是肉食品生產企業急待解決的問題。

圖1 7500L滾揉機

2 滾揉機工作原理

2.1 滾揉機支撐輪工作原理

如圖1所示，支撐滾輪機構鍋體的前端安放在兩個支撐輪總成上。新設計的滾揉機每個支撐輪總成安裝有兩個滾輪，每個滾輪安裝有兩個30307型線接觸的圓錐滾子軸承。

工作時，動力由鍋體尾部減速機帶動，可以進行正、反時針方向旋轉。鍋體前端安放在前端的兩支撐輪總成上，鍋體靠摩擦力帶動滾輪旋轉。如鍋體的轉速是16r/min,則滾輪軸承的轉速為25r/min。鍋體+肉泥的重量大約10t多，由三點承受（即前端兩個支撐輪總成和尾部減速機支架）。該軸承屬于中、低速正常負荷工作狀態。工作中，外圈旋轉，內圈安裝在軸承軸上且軸固定在支架上不動。原滾揉機托滾及其軸承安裝結構見圖2。新設計的滾揉機托滾及其軸承結構見圖3。

圖2 原滾揉機托滾及軸承結構圖

圖3 新設計的托滾及軸承結構圖

3 滾揉機原軸承結構及存在的問題

軸承6307安裝在軸承座里，軸承外圈安裝在軸承座兩端軸承室里，要求兩軸承室的同軸度誤差為0.01mm。

（1）加工工藝無法保證。采用雙面找正不能滿足精度要求；若采用高精度雙面鏜床，可以滿足精度要求，但無法實現。

（2）如圖1所示，從鍋體尾部減速機來的動力帶動鍋體旋轉，減速機安裝在上支架座體上，由油缸推動上升或下降，同時，鍋體內部的肉泥在鍋體內不停地旋轉和上下竄動，它是一個動態過程。滾輪軸承要承受徑向和軸向兩種力。而6307型深溝球軸承主要承受徑向力，承受軸向能力很低。統計發現，滾輪軸承平均使用壽命為60天。因此，充分考慮鍋體的復雜運動對滾輪軸承的選型是很有必要的。

4 滾揉機改進后的軸承結構

圖3中，把原來的6307型深溝球軸承更換成30307型圓錐滾子軸承，改進后的特點如下：

（1）30307軸承的額定動負荷=75.2kN，靜負荷=82.5kN。

6307軸承的額定動負荷=33.4kN，靜負荷=19.2kN。

從以上數據可以看出，圓錐滾子軸承承受額定動、靜負荷的能力是同內孔尺寸深溝球軸承的幾倍，承載能力強、工作安全可靠。

（2）軸承座加工方便，精度保持性好。 軸承座兩端的軸承室可一次裝夾一刀車削成型，其同軸度很容易保證。軸承外圈在兩端軸承室里沒有軸向定位要求，安裝方便。

（3）軸承內圈大端面靠軸的臺肩定位，外圈大端面朝外，大口朝里，采取面對面的安裝方法。改變兩端法蘭蓋與軸承之間調整墊片的厚度，可方便地調整軸承的預緊量，給軸承施加一定量的預負荷，提高軸承的旋轉精度和使用壽命。

圖4 30307軸承的受力分析

5 軸承結構改進前后受力分析

如前所述，滾揉機鍋體在正常工作時，由于其運動的不平穩性，支撐滾輪軸承所承受的實際是以徑向力為主、軸向力為輔的聯合負荷。由于鍋體制造而產生的圓形跳動誤差和尾部安裝誤差產生的軸向竄動在鍋體運轉時可以看出(鍋體在旋轉過程中的軸向竄動可達到4mm)，使軸承承受一個無規律的軸向和徑向聯合負荷。為此，把原來使用的6307型深溝球軸承改為30307型圓錐滾子軸承是為了增加軸承的承載能力。

鍋體及支架部分重量7t，減速機及其傳動部分的重量為1.7t，當滿裝肉泥時的重量為4.2t,以上重量共計12.9t。鍋體的重心是靠近滾輪的1/3 處，則前端支撐架承受的徑向負荷是T=12.9×cos18.5o×2/3=8.16t。鍋體前端每個支撐滾輪共8套軸承，每套承受的徑向負荷是：8.16 ÷8=1.02t(10.2kN）。

由于鍋體直徑較大（接近2m）,真正工作時的沖擊力和不平衡的慣性力是相當大的。若按3倍計算可得下式：

10.2 kN×3=30.6kN＜33.4kN＜75.2kN

(式中：33.4kN是單套6307軸承的額定動負荷，75.2kN是單套30307軸承的額定動負荷。)

由上式可以看出，原采用的6307型軸承的額定動載荷只能勉強用于生產現場，30307軸承能夠滿足動態徑向負荷。

鍋體傾倒時，在軸向方向有一定的竄動量（2～4mm），軸承會因此受到一定的軸向靜載荷。鍋體最大傾角為18.5°，此時鍋體及肉泥重力產生的下滑力F=12.9×sin18.5°×2/3=2.729t(27.29 kN)。若使用30307軸承，在靜載荷下能夠承載的軸向載荷為F′=82.5×tg18.5°×8=220.8kN＞27.29kN, 能夠滿足鍋體傾倒時的軸向受力。若使用6307軸承，因其不能承受鍋體產生的軸向載荷，造成軸承快速損壞。

6 結束語

滾揉機滾輪軸向載荷的存在，是造成6307軸承早期損壞的主要原因。通過滾輪軸承的選型改進和試驗，30307滾輪軸承在設備上使用180天以上，檢測軸承的溫度和振動均在正常范圍之內，改進效果明顯。

(編輯：鐘 媛）

Analysis of rolling wheel bearing for 7500L rolling and kneading machine

Liu Hongxiang,Ren Minqiang,Zhang Riliang

(Luohe Shuanghui Meat Industry Machinery Factory, Luohe 462000,China)

Rolling and kneading machine is the key equipment for production of meat products of ham sausage series.The machine needs to run smoothly and continuously for a long time in the rotating process.The rolling wheel bearings supporting pot body need to bear the radial force and the axial force at the same time,therefore,the original using deep groove ball bearings were replaced with tapered roller bearings so as to prolong the service life of the bearings,meet the working requirements of the machine,and save money for maintenance.

rolling and kneading machine; rolling wheel bearing; deep groove ball bearing; tapered roller bearing

TH133.33+1,TH133.33+2

B

1672-4852（2015）03-0010-03

2015-08-11.

劉宏祥（1967-），男，高級工程師.