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軸承知識(shí)
轉(zhuǎn)盤(pán)軸承損壞原因探討與改進(jìn)對(duì)策

重慶大學(xué) 朱渝春

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1、轉(zhuǎn)盤(pán)軸承損壞現(xiàn)象

在汽車(chē)起重機(jī)、挖掘機(jī)等各類(lèi)工程機(jī)械中,轉(zhuǎn)盤(pán)軸承是傳遞轉(zhuǎn)臺(tái)與底盤(pán)之間的軸向載荷、徑向載荷和傾翻力矩的重要部件。

在輕載工況時(shí),它能正常工作,自如地旋轉(zhuǎn)。但在重載時(shí),尤其是在Z大起重量及Z大幅度時(shí),重物回轉(zhuǎn)困難,甚至根本不能回轉(zhuǎn)以致卡死。此時(shí)通常采取減小幅度、調(diào)整支腿或移動(dòng)底盤(pán)位置等方法使車(chē)身傾斜,以幫助實(shí)現(xiàn)重物的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),完成預(yù)定的起重等作業(yè)。所以在檢修工作中往往會(huì)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承滾道已嚴(yán)重?fù)p壞,內(nèi)座圈兩側(cè)和作業(yè)區(qū)前方下滾道產(chǎn)生沿滾道方向的環(huán)形裂紋,處座圈上滾道受力Z大區(qū)域發(fā)生壓陷,并在整個(gè)壓陷區(qū)產(chǎn)生徑向龜裂,其損壞狀態(tài)如圖1所示。

1.內(nèi)座圈;2.外座圈;3.滾柱

圖1 滾道損壞狀態(tài)圖

2、轉(zhuǎn)盤(pán)軸承損壞原因探討

(1)安全系數(shù)的影響

轉(zhuǎn)盤(pán)軸承經(jīng)常在低速大載荷工況下運(yùn)轉(zhuǎn),其承載能力一般可用靜容量表示,額定靜容量記為C0a。所謂靜容量是指滾道永久變形量δ達(dá)到3d0/10000時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的承載能力,d0為滾動(dòng)體直徑。外載荷的組合一般都用當(dāng)量載荷Cd來(lái)表示。靜容量與當(dāng)量載荷之比稱(chēng)為安全系數(shù),記為fs,這是設(shè)計(jì)和選用轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的主要依據(jù)。

當(dāng)采用校核滾柱與滾道間Z大接觸應(yīng)力的方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承時(shí),取許用線接觸應(yīng)力〔σk線〕=2.0~2.5×102kN/cm。目前,大多數(shù)廠家均根據(jù)外載荷的大小對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承進(jìn)行選型計(jì)算。據(jù)現(xiàn)有資料介紹,目前小噸位起重機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承較之大噸位起重機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的接觸應(yīng)力要小,實(shí)際安全系數(shù)較高。而起重機(jī)噸位越大,則其轉(zhuǎn)盤(pán)軸承直徑越大,制造精度越低,其安全系數(shù)實(shí)際上反而較低,這就是大噸位起重機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承比小噸位起重機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承更容易損壞的根本原因。目前普遍認(rèn)為,40t以上起重機(jī)的轉(zhuǎn)盤(pán)軸承,其線接觸應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)2.0×102kN/cm,安全系數(shù)應(yīng)不小于1.10。

(2)轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)剛度的影響

轉(zhuǎn)盤(pán)軸承是傳遞轉(zhuǎn)臺(tái)與底盤(pán)間各種載荷的重要部件,其本身剛度并不大,主要依賴(lài)支承它的底盤(pán)和轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)剛度。從理論上講,轉(zhuǎn)臺(tái)的理想結(jié)構(gòu)為大剛度的圓筒狀,以便能讓轉(zhuǎn)臺(tái)所受的載荷均勻分布,但受整機(jī)高度限制不可能做到。對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行的有限元分析結(jié)果表明,轉(zhuǎn)臺(tái)與轉(zhuǎn)盤(pán)軸承相連的底板變形較大,大偏載工況下更為嚴(yán)重,致使載荷集中作用在小部分滾子上,從而加大了單個(gè)滾子所受到的壓力;尤為嚴(yán)重的是轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的變形會(huì)改變滾子與滾道的接觸狀況,大大減少接觸長(zhǎng)度并導(dǎo)致接觸應(yīng)力大幅增加。而目前廣泛采用的接觸應(yīng)力和靜容量的計(jì)算方法,都是以轉(zhuǎn)盤(pán)軸承均勻受力、且滾子有效接觸長(zhǎng)度為滾子長(zhǎng)度的80%為前提的。顯而易見(jiàn),這種前提是不符合實(shí)際情況的。這也是導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤(pán)軸承易于損壞的另一個(gè)原因。

(3)熱處理狀態(tài)的影響

轉(zhuǎn)盤(pán)軸承本身的加工質(zhì)量受制造精度、軸向間隙和熱處理狀態(tài)的影響很大,這里容易忽略的因素是熱處理狀態(tài)的影響。顯然,要使?jié)L道表面不產(chǎn)生裂紋及壓陷,就要求滾道表面除具有足夠的硬度而外,還必須具有足夠的硬化層深度和心部硬度。據(jù)國(guó)外資料介紹,滾道硬化層深度應(yīng)隨滾動(dòng)體的增大而加厚,Z深可超過(guò)6mm以上,心部硬度也應(yīng)較高,這樣滾道才會(huì)有較高的抗壓潰能力。所以轉(zhuǎn)盤(pán)軸承滾道表面淬硬層深度不足,心部硬度偏低,也是造成其損壞的原因之一。

3、改進(jìn)對(duì)策

(1)通過(guò)有限元分析,適當(dāng)加大轉(zhuǎn)臺(tái)與轉(zhuǎn)盤(pán)軸承相連部位的板材厚度,以便提高轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)剛度。

(2)對(duì)大直徑轉(zhuǎn)盤(pán)軸承進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)適當(dāng)加大安全系數(shù);適當(dāng)增加滾子的數(shù)量也可以改善滾子與滾道的接觸狀況。

(3)提高轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的制造精度,重點(diǎn)放在熱處理工藝上?山档椭蓄l淬火速度,力求獲得較大的表面硬度和淬硬深度,防止?jié)L道表面出現(xiàn)淬火裂紋。

(來(lái)源:網(wǎng)絡(luò))

發(fā)布時(shí)間:2022-12-06


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