單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承故障分析與對策研究

董德營 曾坤龍 王慧

摘 要：本文針對單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承使用過程中出現(xiàn)的典型故障進(jìn)行分析，提出了回轉(zhuǎn)支承日常維護(hù)對策。為單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承合理維護(hù)及故障的準(zhǔn)確處理提供參考。

關(guān)鍵詞：單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承；故障；分析；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.006

1 引言

回轉(zhuǎn)支承包括內(nèi)外圈和滾動體等部分，同時承受軸向載荷、徑向載荷及傾覆力矩的作用。回轉(zhuǎn)支承有多種類型，本文對單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行分析。單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是滾柱呈1：1交叉排列，結(jié)構(gòu)緊湊，回轉(zhuǎn)精度高，承受綜合載荷能力較強(qiáng)，在工程機(jī)械和軍工產(chǎn)品上發(fā)揮著重要的作用，一旦回轉(zhuǎn)支承出現(xiàn)故障，整個設(shè)備將無法運(yùn)行，因此，本文針對單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承典型的故障進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的維修措施及保養(yǎng)對策。對提高回轉(zhuǎn)支承的使用壽命，降低設(shè)備的故障率有重要的意義。

2 常見的故障分析

單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)緊湊，滾柱呈1：1交叉排列，對制造精度及安裝精度要求較高，使用過程中由于多種原因會導(dǎo)致回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)生故障。主要表現(xiàn)在：

2.1 轉(zhuǎn)動時出現(xiàn)“嚓-嚓”的聲音

（1）滾柱的端面與滾道之間發(fā)生摩擦，回轉(zhuǎn)支承滾柱長度有規(guī)定的公差范圍，若滾柱的長度超過規(guī)定的公差長，其端面就會與滾道因摩擦出現(xiàn) “嚓-嚓”的聲音。

（2）調(diào)整墊圈竄入滾道與滾柱端面圓角摩擦產(chǎn)生的聲音，墊圈孔徑大于螺栓直徑，如果螺栓沒有充分預(yù)緊，調(diào)整墊圈摩擦力不足，容易發(fā)生移位進(jìn)入軌道。

2.2 轉(zhuǎn)動時有“咯-咯”的聲音

（1）首先要排除回轉(zhuǎn)支承滾柱與滾道之間有沒有發(fā)生干摩擦，加入對應(yīng)牌號的鈣基潤滑脂，觀察聲音有沒有消失。

（2）滾道軸向間隙偏小，在保證回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動靈活的前提下，軸向間隙越小回轉(zhuǎn)精度越高。加工過程中滾道表面不可避免的存在誤差，如果安裝時局部位置的軸向間隙過小，滾柱與滾道間的壓力升高，摩擦力增大，轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生響聲。

（3）安裝面平面度不符合要求，安裝面的不平度不能超過回轉(zhuǎn)支承的軸向間隙。因?yàn)樽θ苡酶邚?qiáng)度螺栓擰緊，壓緊后齒圈與安裝面貼合度很高，安裝面不平整會造成滾道發(fā)生扭曲。滾柱不在同一圓周上轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動困難并產(chǎn)生響聲。

（4）滾道與退刀槽相交位置加工不到位，有凸起存在。制造過程中上下壓圈滾道面組合在一塊采用磨削加工，上下壓圈接合面與滾道相交處由于不方便磨削，需要在壓圈上設(shè)計(jì)退刀槽，退刀槽與滾道面交叉處存在尖角。尖角處造成砂輪損耗快，較長的滾道面靠近退刀槽位置就有可能磨削不到位，轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生響聲。

（5）滾柱之間間隙太小，轉(zhuǎn)動時滾柱外表面相互摩擦產(chǎn)生響聲。這是加工精度超差造型的，加工及裝配時應(yīng)保證滾柱之間的合理間隙，回轉(zhuǎn)支承才能轉(zhuǎn)動靈活。

2.3 轉(zhuǎn)動阻力大或轉(zhuǎn)不動

滾道軸向間隙小于規(guī)定的公差下限，滾道與滾柱之間摩擦阻力大；滾柱長度過長，滾柱端面壓在滾道上，回轉(zhuǎn)阻力大；回轉(zhuǎn)支承長時間存放，滾道內(nèi)部缺潤滑油，會造成滾道銹蝕，摩擦阻力大，干摩擦造成滾道燒傷。設(shè)備安裝過程中由于焊接結(jié)構(gòu)件時引起滾道燒傷。

2.4 滾道面缺陷

2.4.1 滾道面剝落

回轉(zhuǎn)支承滾道面承受較大的綜合載荷，與滾柱之間為線接觸，采用淬火處理的工藝方法提高其表面的硬度及耐磨性能。如果齒圈原材料帶狀組織沒有消除，會使基體材料性能呈各向異性，受壓時造成淬硬層剝落；滾道淬硬層厚度不均，受壓時淬硬層自身產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成淬硬層剝落；滾道平面度超差會引起局部壓強(qiáng)超過接觸強(qiáng)度；超負(fù)荷使用，滾道接觸應(yīng)力長期超過需用應(yīng)力，滾道發(fā)生疲勞破壞；保養(yǎng)不當(dāng)，滾道被繡蝕，滾道表面不光滑，受壓時產(chǎn)生應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋。

2.4.2 滾道局部產(chǎn)生麻點(diǎn)或點(diǎn)蝕

由于清理不干凈，滾道內(nèi)存在硬度較大的雜物刮傷滾道，滾道面不平整，局部滾道面接觸應(yīng)力超過疲勞極限，發(fā)生局部疲勞；維護(hù)不當(dāng)或缺少潤滑油，滾道局部發(fā)生銹蝕或點(diǎn)蝕；滾道面軸向間隙過大，傾翻力矩作用下滾柱與滾道邊緣接觸應(yīng)力升高并發(fā)生相對位移，引起滾道面產(chǎn)生點(diǎn)蝕。

2.4.3 滾道面出現(xiàn)線狀壓痕

壓痕常發(fā)生在振動較劇烈的工程設(shè)備上，主要原因是長時間的靜態(tài)振動引起的局部壓強(qiáng)超過表層的屈服極限，滾道局部發(fā)生塑性變形。另外，軸向間隙增大，也會引起滾柱母線與滾道之間的沖擊，產(chǎn)生壓痕。

3 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承維護(hù)及保養(yǎng)

3.1 合理添加潤滑脂

回轉(zhuǎn)支承使用前，滾道內(nèi)需要添加潤滑脂，直到新油脂略向外擠出。齒圈上按規(guī)定牌號涂滿油脂。正常情況下工作運(yùn)轉(zhuǎn)50小時潤滑一次，溫差大、高溫、高濕、粉塵較多環(huán)境中需要縮短滾道及齒輪的潤滑周期。

3.2 最大允許磨損量的測量

磨損量的測量是掌握回轉(zhuǎn)支承運(yùn)行狀態(tài)的重要方法，測量時將上下座圈八等分，施加適當(dāng)?shù)膬A翻力矩，依次將8個位置的測量值記錄存檔。首次測量是設(shè)備使用前進(jìn)行，正常工況下每年測量一次。如磨損值增加顯著，應(yīng)縮短測量周期。便于及時修復(fù)或更換回轉(zhuǎn)支承。同時，回轉(zhuǎn)支承首次運(yùn)轉(zhuǎn)100h后，應(yīng)規(guī)定的擰緊力矩重新緊固連接螺栓。正常運(yùn)行后連接螺栓每600h緊固一次。

4 結(jié)論

本文針對單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承典型故障進(jìn)行分析，并提出了回轉(zhuǎn)支承的日常維護(hù)對策。正確的使用回轉(zhuǎn)支承并做好日常的保養(yǎng)工作，及時發(fā)現(xiàn)并有針對性的排除故障是提高回轉(zhuǎn)支承使用壽命的關(guān)鍵。

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作者簡介：董德營（1987-），男，河南駐馬店人，本科，初級工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。