機(jī)運(yùn)設(shè)備與調(diào)心滾子軸承的結(jié)合優(yōu)化

柳偉 曲茂緒 何鳳麟

摘? 要：通過對(duì)機(jī)運(yùn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)損壞的研究，闡述了機(jī)運(yùn)設(shè)備軸承安裝、運(yùn)行、使用方案，介紹了通過優(yōu)化軸承及安裝結(jié)構(gòu)來提高設(shè)備的使用壽命。

關(guān)鍵詞：調(diào)心滾子軸承;外球面球軸承;雙鏈;帶式升降機(jī);剪式升降機(jī)

中圖分類號(hào)：TH133.33? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

機(jī)運(yùn)設(shè)備是多用于搬移、升降、短距離輸送物料的機(jī)械設(shè)備。例如整車生產(chǎn)線的主要設(shè)備：懸擺鏈、噴房雙鏈、帶式升降機(jī)、剪式升降機(jī)等。

機(jī)運(yùn)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，作業(yè)穩(wěn)定，易于維修保養(yǎng)，操作靈活方便，安全可靠，能最大程度地發(fā)揮其工作能力。缺點(diǎn)：故障頻繁，極大的影響設(shè)備開動(dòng)率，影響產(chǎn)能。為減少機(jī)運(yùn)設(shè)備故障率，可以對(duì)一些重要機(jī)運(yùn)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1 軸承簡(jiǎn)介

軸承的功用是支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少軸與支承之間的摩擦和磨損來保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)軸承的接觸、摩擦性質(zhì)來分類，分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。（本文不分析滑動(dòng)摩擦軸承）

滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)有外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體及保持架組合而成。內(nèi)圈與工作軸徑裝配，外圈與工作機(jī)座或配合工作零件的軸承內(nèi)孔裝配。一般工作情況下，外圈不動(dòng)，內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)內(nèi)圈相對(duì)于外圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體沿著滾道滾動(dòng)。保持架的作用是使?jié)L動(dòng)體在滾道上均勻的分布，以減少或避免滾動(dòng)體相互之間的磨損、碰撞。

滾動(dòng)軸承是通用零件，也是機(jī)械、運(yùn)輸設(shè)備上最常見的必不可少的零部件之一，軸承自身性能與工作場(chǎng)地環(huán)境的好壞直接影響到與之配合零部件乃至整臺(tái)機(jī)器設(shè)備的性能。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，在機(jī)械、運(yùn)輸設(shè)備上中，約有30%及以上的故障是由軸承因素引起的。因此，軸承零件的結(jié)構(gòu)、型號(hào)及其功能的選用極為重要，對(duì)于設(shè)備維修成本的降低，設(shè)備保養(yǎng)維修周期的延長(zhǎng)，工廠降本增效，設(shè)備能夠長(zhǎng)期的安全的穩(wěn)定的工作和運(yùn)行，均起到關(guān)鍵性的作用。

2 外球面球軸承

外球面球軸承就是球軸承的一種，內(nèi)部滾動(dòng)體、保持架與滾動(dòng)軸承基本一致，軸承的外圈結(jié)構(gòu)稍有變化（如圖1所示）。

外球面球軸承的外圈外表面為外凸圓弧形結(jié)構(gòu)，與之相配合的軸承座內(nèi)表面為凹球面圓弧形結(jié)構(gòu)，這樣軸承與軸承座安裝后可以形成任意方向一定角度的夾角，軸承就具備了調(diào)心功能。從而達(dá)到補(bǔ)償其它機(jī)械零部件的制造精度而帶來的影響。

該軸承按照與軸的安裝方式來分為三大類：（1）帶頂絲外球面球軸承;（2）帶錐度外球面球軸承;（3）帶偏心套外球面球軸承。

這種結(jié)構(gòu)的帶偏心套外球面球軸承被廣泛的應(yīng)用到機(jī)運(yùn)設(shè)備的噴房雙鏈、移行機(jī)、鏈?zhǔn)揭菩袡C(jī)、升降滾床、剪式升降機(jī)、帶式升降機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸承。

帶座外球面球軸承的內(nèi)孔，采用“+”公差，就是內(nèi)加外減，及軸承的內(nèi)圈與軸頸采用間隙配合（對(duì)緊定套例外），通過內(nèi)圈上一側(cè)的頂絲、偏心套或緊定套，把軸承固定在軸上，大大降低了軸承的更換時(shí)間，還降低了對(duì)軸的加工精度要求。與其它軸承安裝相比，價(jià)格低廉、自動(dòng)調(diào)心、快速拆裝，特別適用于對(duì)停機(jī)要求嚴(yán)格的自動(dòng)化流水線制作精度不高的非標(biāo)設(shè)備。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員來說，不需要特別高的技能，簡(jiǎn)單培訓(xùn)就能上崗。

滾動(dòng)軸承的疲勞壽命，可以利用下列計(jì)算公式求出：

3 雙列調(diào)心滾子軸承

雙列調(diào)心滾子軸承是在有二條滾道的內(nèi)圈和滾道為球面的外圈之間，組裝著鼓形滾子的軸承（如圖2所示）。

調(diào)心滾子軸承是外圈的內(nèi)表面與內(nèi)圈的外表面之間有兩列滾道，外圈內(nèi)表面、內(nèi)圈的外表面的滾道為球面，滾動(dòng)體由球形改為鼓形的軸承。外圈球面中心與軸承中心一致，這樣軸承的內(nèi)圈與外圈就可以形成任意方向一定角度的夾角，軸承就具備了調(diào)心功能。這樣軸承就具備了調(diào)心功能，從而補(bǔ)償機(jī)械零部件之間的制造和安裝誤差。

雙列調(diào)心滾子軸承由于滾動(dòng)體由球形改為鼓形和采用兩條滾道，這樣就增加了滾動(dòng)體的接觸面積，由球軸承的線接觸變成現(xiàn)在的面接觸，故而軸承的承載力成倍增加，該軸承主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或沖擊載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。

滾動(dòng)軸承的疲勞壽命，可以利用下列計(jì)算公式求出。

4 外球面球軸承使用狀態(tài)跟蹤

據(jù)實(shí)際跟蹤統(tǒng)計(jì)，某生產(chǎn)車間機(jī)運(yùn)設(shè)備帶式升降機(jī)、剪式升降機(jī)、噴房雙鏈重載機(jī)運(yùn)設(shè)備均采用外球面球軸承。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)軸承損壞頻繁。（如表1圖3所示）

5 雙列調(diào)心滾子軸承使用狀態(tài)跟蹤

該雙列調(diào)心滾子軸承可以承受徑向重負(fù)荷和沖擊負(fù)荷，也能承受一定的雙向軸向負(fù)荷。根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理，自行設(shè)計(jì)符合選型軸承的軸承座。提高定位精度的同時(shí)增加穩(wěn)固性。（如表2，圖4所示）

相同軸頸的情況下，雙列調(diào)心滾子軸承的基本額定動(dòng)載荷C是外球面球軸承的5倍以上。（如表3所示）

計(jì)算公式中使用的代號(hào)及其含義 ：依據(jù)常規(guī)材料和加工量的額定系數(shù)

注：滾子長(zhǎng)度中央直徑，圓錐滾子軸承采用假定滾子大小端均未倒角的直徑算數(shù)平均值，在非對(duì)秤凸面滾子中，采用滾子與無擋邊輥道（通常指外圓）之間的空載接點(diǎn)時(shí)，則取滾子直徑的近似值計(jì)算。

備考：球軸承的計(jì)算公式為D在D>25.4mm時(shí)，為3.647 D

6 效益分析

機(jī)運(yùn)設(shè)備，多為生產(chǎn)車間的重點(diǎn)瓶頸設(shè)備，發(fā)生故障會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍，更為嚴(yán)重的故障會(huì)導(dǎo)致在線產(chǎn)品報(bào)廢。機(jī)運(yùn)設(shè)備軸承及機(jī)構(gòu)優(yōu)化后，將提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備停機(jī)率。

滾動(dòng)軸承的疲勞壽命，可以利用下列計(jì)算公式求出。

這項(xiàng)機(jī)運(yùn)設(shè)備與調(diào)心滾子軸承的結(jié)合優(yōu)化，不僅對(duì)采購升降機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)有所參考，并且已經(jīng)被部分的生產(chǎn)廠商借鑒參考為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

7 結(jié)語

外球面球軸承雖然它的基本性能與深溝球軸承結(jié)構(gòu)相似的，但是由于這種軸承大都應(yīng)用在制作、安裝、使用精度不高及需要低載荷、快速拆裝、成本低廉的機(jī)械中。而雙列調(diào)心滾子軸承可以承受徑向重載荷和沖擊負(fù)荷，也能承受一定的雙向軸向負(fù)荷， 完全滿足機(jī)運(yùn)設(shè)備帶式升降機(jī)、剪式升降機(jī)、噴房雙鏈重載機(jī)運(yùn)設(shè)備的使用，提高了設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，降低設(shè)備停機(jī)時(shí)間，節(jié)約人力成本均有現(xiàn)實(shí)意義。

備注：本文由“煙臺(tái)市產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助”完成。

收稿日期：2021-07-15

作者簡(jiǎn)介：柳偉（1979—），男，山東煙臺(tái)人，本科，高級(jí)技師，研究方向：機(jī)械工程。