鉆機設備用推力球軸承保持架結構改進

趙紅霞，丁世平

1. 銀川能源學院 寧夏銀川 750105

2. 寧夏地質工程學校 寧夏銀川 750003

1 序言

隨著社會和現代工業的發展，無論什么樣的企業都必須要提高競爭力，才能贏得市場。某軸承企業在加工鉆機設備用推力球軸承保持架時，由于只有一臺加工中心可以加工現行該類型結構的保持架，所以受加工設備的限制，該類型產品的生產效率低下，不能滿足公司的訂單需求。而某公司現有生產加工廠房中的大部分設備都較為陳舊，已無法滿足現代工藝的生產需求，但是在這部分加工設備沒有更替之前，仍然要使用其進行生產加工，因此，為解決目前生產效率低下的問題，對現有推力球軸承的保持架結構進行優化設計。

本文介紹的起重設備用推力球軸承，主要適用于低、中轉速重載的工況[1]。根據設備工況的要求，裝推力球軸承的部位空間位置有限，此軸承在工作循環中的工作時間有較為嚴格的限制，只要工作時間達到所設定的時間，該軸承就必須更換或者保養[2]。拆裝比較頻繁，根據此情況設計一種新型結構的內組件球軸承，該結構為推力球軸承，主要是針對保持架結構進行優化。保持架是軸承的重要組件，推力球軸承因軸承的結構，使保持架與鋼球組成軸承的內組件，在軸承組裝時，要求內組件不可分離。因此優化后的保持架既要對鋼球有自鎖作用，還要拆裝方便，并且要適合現有設備的加工范圍。保持架結構不同，所制定的加工工藝及所需設備不同[3]，加工效率也有差別，為提高加工效率，降低生產成本，對現有保持架結構進行優化改進。

2 改進前推力球軸承保持架結構特點及存在的問題

現以5126M.06（8256H.06）保持架為例進行分析。

1）改進前保持架結構如圖1所示，是平底形實體保持架結構，保持架材料為ZCuZn40Pb2（黃銅），環形實體上均布N等份兜孔，兜孔內徑有單邊深度為1.25mm、寬度為4.5mm的內徑凹槽，屬于整體式結構。

圖1 改進前保持架結構

2）因保持架兜孔直徑相對鋼球直徑有0.3～0.5mm的鎖量（即保持架兜孔比鋼球小0.3～0.5mm），滾動體鋼球的直徑為36mm，所以保持架兜孔的直徑為35.5～35.7mm。

3）為保證兜孔直徑相對鋼球直徑有一定的鎖量，因此在加工保持架兜孔時對保持架兜孔直徑的工藝尺寸有較嚴格的要求[4]，如果鎖量過大（＞0.5mm），在軸承裝配過程中，把鋼球壓入保持架兜孔時會非常困難，要用較大的外力才能把鋼球壓入，此時，會因壓入鋼球的外力較大，致使保持架兜孔部位發生變形，甚至導致保持架直接變形報廢；如果鎖量較小（＜0.3mm），在裝入鋼球時，受壓入鋼球的外力較小，保持架不會發生變形，但是在受到其他外力的振動時會發生掉鋼球現象。經多次試驗表明，當保持架鎖量為0.3～0.5mm時，把鋼球壓入保持架兜孔中，保持架不會發生失效變形，受相同外力振動時，也無掉鋼球現象發生。

4）加工此種結構的保持架兜孔時：①需要的加工設備是數控加工中心，這就使加工成本相對較高，在該類產品正式投入生產時，因產量需求，造成生產企業前期對設備投入的成本較大。②需兩種成形刀具（一種是銑直孔刀具，一種是銑內凹槽刀具），才能加工出保持架兜孔的特殊內部結構，而成形刀具因其切削刃形狀，需設計、制造成形刀片，所以制造成本相對普通刀具要高。另外，成形刀具是非標專用刀具，只能加工一種同類型保持架兜孔形狀，通用性較差。

5）對操作人員來說，數控機床對操作人員的職業素質要求會更高一些，首先是操作人員要有高度的責任心和良好的職業素養；其次是要具備機械工程、數控制造工藝、計算機軟件操作和數控編程等相關的基本知識；再次是要能熟練地對數控機床進行各種操作并編制最優的加工程序；最后是要熟知所用機床的操作規程和日常維護保養的基本內容。

3 改進后保持架結構特點

1）改進后保持架結構如圖2所示，整體形狀仍然為平底環形實體，但是分為上下兩半，半保持架上有定位止口，兜孔上下口部都為收口形，仍N等分圓周，保持架兜孔孔梁間增加N等份鉚釘孔，屬于分體式結構。

圖2 改進后保持架

2）改進后51256M.06保持架兜孔直徑為36.25+0.25+0mm保持不變，半保持架的厚度為整體式保持架厚度的一半（即改進前保持架的厚度），止口高度為2mm，止口的直徑工藝尺寸位置為保持架兜孔中心位置，鉚釘孔的直徑為5mm，當兩半保持架鉚合時鋼球在軸向留有合適的竄動量。

3）當兩半保持架加工為成品后，兜孔的鎖量角度為40°，經鉚合后，能夠更好地鎖住鋼球[5]，在任何情況下，鋼球都不會從保持架兜孔中掉出；把鋼球放入兜孔中，再用鉚釘鉚合成一個整體保持架，保持架和鋼球組成一個軸承內組件。

4）加工此結構保持架所用的是專用鏜床（鏜床兩種以上型號T9210/T9207、TK9213B），此種設備投入成本較低，對操作人員技術要求不高，而且改為這種加工方式，加工效率是數控加工中心的2～3倍。加工出的保持架完全達到推力球軸承保持架的技術設計要求。組裝成軸承，經負載試驗結果表明，完全達到軸承設計技術要求，滿足用戶工況的需求。

5）加工改進后的半保持架所用鏜刀是本公司自主設計，鏜刀結構如圖3所示，此種鏜刀為整體式結構，材料為W18Cr4V，制作方便，造價成本相對較低。

圖3 自制鏜孔刀

并且當鏜刀在加工一定時間磨損消耗后，本規格不能使用時，經修理后可改成兜孔尺寸較小的該類型保持架鏜刀，也可以改為兜孔形狀為此類形狀的其他類型保持架鏜孔用鏜刀，如此可以循環使用，使得刀具材料的利用率最大化，極大地節約了刀具成本。

6）此種結構保持架組裝內組件時，因為是先將鋼球放入保持架兜孔，再將兩半保持架進行鉚合，所以保持架基本不受外力沖擊，避免了因受外力而導致的變形。

4 結束語

改進后的保持架采用了分體式結構，在保持架兩平面都設計成自帶鎖量的鎖口（即兩半保持架端面的鎖口），用帶角度自制鏜孔刀在現有的半自動鏜床（T9210、TK9213B）上就可以進行加工，操作人員均無需重新培訓即可熟練操作。為了裝配后將兩半保持架鉚合為一體，兜孔孔梁中間增加了鉚釘孔。解決了企業因受設備限制影響產量的問題，同時也解決了裝配過程中受力變形的問題，提高了生產效率，提高了現有設備的利用率，產品質量滿足客戶的使用需求。