客運索道大輪軸承壽命解析

龐廣生（泰山索道，山東泰安 271000）

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客運索道大輪軸承壽命解析

龐廣生
（泰山索道，山東泰安 271000）

【摘要】大家知道，在我們日常生活和現代化生產中，軸承是必不可少的一種機械零件。小到冰箱、洗衣機、吸塵器，大到汽車、火車、飛機、以及工廠的機械電氣化生產設備，幾乎所有作旋轉運動的設備都離不開軸承。沒有軸承，我們的生活和生產將陷入癱瘓狀態。本文闡明了軸承壽命的概念，并對索道大輪軸承壽命進行了實例分析和計算，得出科學的軸承壽命理念。

【關鍵詞】點蝕 額定壽命 作用力與反作用力

作為風景旅游區運載游客的現代化客運索道設備，軸承更是無處不在，如主電機、輔助電機、冷卻風扇、減速機、驅動輪、回轉輪、托壓索輪、導向輪等等都離不開軸承，索道運轉狀況的好壞和軸承具有直接的、密切的關系。而驅動輪、回轉輪（單循環客運索道）是驅動系統將動力傳遞到鋼絲繩的最后一級，也是車廂及鋼絲繩的支撐，巨大的鋼繩張力是通過軸承傳到設備基礎上的，大輪軸承損壞將直接導致索道無法正常運轉。大輪軸承所受靜載荷和動載荷是非常大的，如能正確分析和計算其壽命，及時發現故障預兆并及時更換，對索道運營具有重大的經濟效益和社會效益。下面僅以泰山Ⅲ索的回轉輪軸承23064（上軸承）為實例進行較為簡單的壽命的分析和計算，希望能給同行們提供一個分析估算大輪軸承壽命范例。

1 輪軸、軸承組結構及受力分析

軸承組共兩個軸承，23064和23964，屬3000系雙列球面（鼓形）滾子軸承，也叫自動調心軸承，允許軸承內外圈軸線偏斜2-3度。回轉輪結構及受力情況、轉軸受力情況如圖1所示。

整個回轉輪所受力有張緊小車即液壓缸拉力T11、T22，朝上站方向；鋼絲繩拉力T12、T21，朝下站方向；張緊小車對回轉輪的支撐力N1、N2，沿軸向；輪子及輪軸重量G1，因整個輪子與水平方向有4°夾角，所以G1與回轉軸線夾角也為4°。再對回轉輪輪軸進行受力分析：張緊小車即液壓缸拉力T11、T22，朝上站方向，等同于回轉輪所受力T11、T22；鋼繩拉力通過軸承傳遞給輪軸轉化為向下站方向垂直于軸線的壓力R1、R2；還有就是自身的重力G2。根據作用力與反作用力理論，張緊小車通過輪軸、軸承把作用力傳遞給回轉輪，鋼絲繩通過軸承把作用力傳給輪軸，意即軸承所受徑向力為R1（23064）、R2（23964），而軸承所受軸向力就是回轉輪輪彀重力G3在軸向的分力，平行于軸線向下。

假設索道勻速運轉，張緊小車處于靜止位置，根據力學原理則有：

T11+T22+G1Sin4°=T12+T21（輪軸組件） （1）

T11+T22+G2Sin4°=R1+R2（輪軸） （2）

R1xa=R2xb （輪彀；a，b參照圖1） （3）

已知液壓張緊力T11+T22=470kN，忽略重力的分力，并計算a，b則有

R1+R2=470kN （4）

R1（138-46-121/2）=R2（46+121-138+205+91/2），即

31.5 R1=279.5 R2（5）

由式（4-5）可計算出R1=422.4kN，R2=47.6kN

假設輪彀重力全部由軸承23064支撐（這樣可使軸承處于最不利的受力條件下），則有軸承軸向力A=G3Cos4°，取輪彀重量為G3=30kN，A=30Cos4°=29.9kN。

2 壽命計算

軸承壽命計算公式是：

Lh=16667（C/P）ε/n小時，C是軸承的額定動載荷，就是當軸承所受載荷恰好為C時，其額定壽命是106轉。對于23064，C=1380kN，ε為指數，對于滾子軸承，ε=10/3，n為軸承轉速，假設索道運轉平均速度為3m/s，而回轉輪直徑為4.8m，則n=3x60/（4.8π）=11.9rpm。P是軸承所受當量動載荷，P=fp （XR+YA）。其中R為軸承徑向載荷，由以上受力分析可知R=R1=422.4kN。

A為軸向載荷，由以上知A=29.9kN。X為徑向載荷系數，Y為軸向載荷系數，由手冊查知對于23064，e=1.5tgα=0.26（α為軸承接觸角，既滾動體與外圈滾道接觸點處的法線與半徑方向的夾角），而A/ R=29.9/422.4=0.071＜e=0.26，所以根據系數規則X=1，Y=0.45ctg α=2.6。fp為載荷系數，這是根據軸承的工作情況（比如沖擊及慣性力等）而取的一個經驗值，在此取fp=1.2。

將以上各值代入壽命公式可得：

Lh=16667（C/P）10/3/n=16667｛1380/［1.2x（422.4+2.6x29.9）］｝10/3/ 11.9=22473小時

由此可見回轉輪軸承23064壽命是22473小時，當然這都是在正常的工作環境和科學的維護保養前提之下的壽命，也就是計算壽命，有90%的可能性軸承在此時間后還能繼續工作。

有句話叫“謀事在人，成事在天”，也許在此不是很恰當，但我們必須以科學的態度對待問題，誰也不敢說這個軸承到底能工作多長時間，我們所能做的就是多觀察，認真維護保養，及時備件，減少人為因素而造成的失效和損失。

參考文獻：

［1］張磊磊.客運索道托、壓索輪的維修改制探討［J］.硅谷，2013（20）.

［2］劉英林.華山西峰客運索道通過驗收［J］.中國工程咨詢，2013（03）.