盾構(gòu)機(jī)用三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承保持架設(shè)計(jì)

趙俊飛

(洛陽新強(qiáng)聯(lián)回轉(zhuǎn)支承股份有限公司，河南 洛陽 471899)

三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承因結(jié)構(gòu)緊湊,承載能力高，綜合性能優(yōu)良,在盾構(gòu)機(jī)中廣泛應(yīng)用,是盾構(gòu)機(jī)的主要部件，其壽命和可靠性直接影響盾構(gòu)機(jī)的施工安全。

保持架作為盾構(gòu)機(jī)用三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承的重要零件，合理設(shè)計(jì)及選材會(huì)顯著影響軸承性能。在某盾構(gòu)機(jī)刀盤主軸承國產(chǎn)化過程中，為提高軸承綜合性能，對(duì)保持架的選材和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析。

1 常規(guī)三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承保持架材質(zhì)和結(jié)構(gòu)

1.1 材質(zhì)

在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承保持架材質(zhì)不同。如船用行業(yè)材料推薦采用聚氨酯1010[1]；建筑行業(yè)材料推薦采用聚氨酯1010或其他具有同等性能的工程塑料、鋁青銅、20#鋼[2]；港口行業(yè)材料推薦采用聚氨酯1010[3]；冶金行業(yè)材料推薦采用聚氨酯1010或等同性能的工程塑料,工作環(huán)境溫度超過80 ℃時(shí)，隔離塊一般采用ZL104鑄鋁[4]。

1.2 結(jié)構(gòu)形式

金屬材質(zhì)保持架一般采用分段扇形或整體式結(jié)構(gòu)，聚氨酯材質(zhì)保持架一般采用單個(gè)窗形或分段扇形結(jié)構(gòu)，如圖1所示。分體式設(shè)計(jì)主要考慮到可加工性，整體式設(shè)計(jì)有助于提升摩擦、運(yùn)轉(zhuǎn)和承載等性能。隨工藝技術(shù)的改進(jìn)，整體式保持架應(yīng)用越來越多[5]。

圖1 常規(guī)三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承保持架結(jié)構(gòu)

2 盾構(gòu)機(jī)用三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承保持架選材及結(jié)構(gòu)

2.1 選材及結(jié)構(gòu)

聚氨酯1010具有耐腐蝕、易成形、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，但耐高溫性能差，抗壓強(qiáng)度小，承載能力低。ZL104鑄鋁雖耐高溫，但抗沖擊能力差。20#鋼具有一定的強(qiáng)度，但因材質(zhì)與套圈相近，易出現(xiàn)磨損。銅具有強(qiáng)度高，摩擦因數(shù)小，綜合性能好等優(yōu)點(diǎn)，是盾構(gòu)機(jī)用轉(zhuǎn)盤軸承保持架材質(zhì)的理想選擇，但盾構(gòu)機(jī)用轉(zhuǎn)盤軸承保持架尺寸較大，選擇整體銅材的成本較高。

盾構(gòu)機(jī)用轉(zhuǎn)盤軸承保持架采用整體式結(jié)構(gòu)，鋼具有良好的可加工性和材料經(jīng)濟(jì)性，銅具有優(yōu)異的耐磨性，在此將兩者結(jié)合對(duì)保持架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。保持架主體材料采用合金鋼鍛件，保持架引導(dǎo)面以及與滾道的接觸部位(位置1)采用鋁青銅或鉛黃銅作為減摩塊。與滾道接觸部位的減摩塊通過螺釘固定在保持架上，并采用焊接增加強(qiáng)度。在保持架徑向引導(dǎo)面(位置2)上，采用T形銅塊與其組合作為減摩塊，如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承整體保持架結(jié)構(gòu)

2.2 優(yōu)點(diǎn)

1)保持架材料為銅和鋼的組合，具有鋼的良好力學(xué)性能和易于加工等優(yōu)點(diǎn)，保持架滑動(dòng)摩擦位置材質(zhì)為銅，也具有銅的良好耐磨性。

2)在軸承裝配后的較小間隙下,減摩塊具有類似不脫出螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu),減摩塊固定更可靠、牢固，避免在較大沖擊載荷下2種不同材質(zhì)結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)開裂、脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

3 實(shí)際使用效果

將改進(jìn)后的保持架應(yīng)用于某國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)盤軸承，主體材料采用42CrMo，減摩塊材料采用黃銅。采用該種保持架的軸承耐磨性好，工藝簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低。