粉碎機械用推力角接觸球軸承的設計改進

賈秋生，邊立偉

（1.哈爾濱軸承集團公司 技術中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團公司 動能公司，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

機械沖擊式粉碎設備是我國近幾年發展較快的超細粉碎設備之一。該設備是利用圍繞水平或垂直軸旋轉的回轉體（棒、錘、板等）對物料以猛烈的沖擊，使其與固定體碰撞或顆粒之間沖擊碰撞，從而使物料粉碎的一種超細粉碎設備。此類粉碎機廣泛應用在化工、建材、礦業、農藥、食品、醫藥和非金屬等工業中粉碎中等硬度物料。

推力角接觸球軸承（圖1）采用不可分離式設計，尼龍66加玻璃增強纖維保持架，裝較多的球，接觸角為大于45°。這些設計特點增強了軸承的軸向剛度，使其能適應軸向和徑向進給的調節。推力角接觸球軸承只能承受單方向的軸向載荷。如果單個軸承的載荷不能滿足要求，或者要求承受兩個方向的軸向載荷時，則選用軸承組。它具有較高的軸向支撐和行程精度，以及較低的摩擦力矩。該類軸承的主要應用領域為旋轉工作臺，因載荷方向為兩個方向，故同時使用兩套軸承，兩套軸承總是互為參照進行調校。第二個軸承必須承受回轉體的重量，因此比第一個軸承具有更高的負載能力。

圖1 推力角接觸球軸承原結構

2 工作原理及存在問題

機械沖擊式粉碎機按轉子的布置方式可分為立式和臥式兩大類。立式粉碎機的轉子軸垂直放置，在轉子兩端各放置一套推力角接觸球軸承。機械在正常工作中，轉子上的錘頭對物料的打擊而將其粉碎，處于定子和轉子間隙處的物料被剪切和反彈到粉碎室內與后續飛來的顆粒相撞，使粉碎過程反復進行。該類軸承由于結構的原因，無法添加密封裝置，因兩套軸承均是暴露在工作環境中，在粉碎顆粒的過程中，被粉碎的顆粒會進入到軸承的內部，因顆粒較小，極易堆積在保持架的兜孔中，造成軸承的過早失效。

同時，主機用戶在安裝該類軸承的時候，通常都是將軸承高溫加熱分離，然后保證軸承套圈溫度不變的情況下，先將軸圈和座圈分別裝入軸與軸承座中，最后，再放入鋼球，進行合套。但是，一般安裝的工人都沒有經過系統的軸承知識培訓，導致在合套的時候，將鋼球錯裝或混裝的現象時有發生，錯裝可能減小或增大游隙，導致軸承運轉中由于溫升而抱死，或發生打滑現象；混裝造成在一套軸承中，鋼球的直徑不等，在工作中造成受力不均，個別鋼球承受載荷，而其他鋼球均處于不受載狀態，加速鋼球磨損，導致軸承失效損壞。如圖2。

圖2 鋼球混裝示意圖

3 解決方案

根據軸承的實際工況，軸承在工作中高載荷、低轉速的特點，采取取消軸承的保持架并增添鋼球個數的方案，將軸承改為滿球推力角接觸球軸承，如圖3。此項設計更改可以在保證軸承的轉速的前提下，有效地提高軸承的載荷能力。在設計過程中，增添鋼球個數的同時，適當考慮增加鋼球間距。這樣的設計，可以使顆粒在進入軸承中后，由于風壓的作用，從另一側較容易地通過軸承，不影響軸承的工作狀態；同時，適當減小軸圈和座圈的溝曲率，增大軸承在工作中的鋼球與套圈的接觸面積，達到增大載荷的目的，延長軸承的使用壽命。

另外，為了使客戶安裝方便，將座圈原有的鎖點取消，使得套圈溝道與擋邊相切。這樣，客戶在安裝過程中可以減少加熱拆套的過程，當使用簡單的工裝裝置把鋼球固定在軸圈滾道上時，只需要把軸承座圈垂直放下，即可把軸承合套，并且在合套時，不會因為鎖點等原因，對鋼球產生不必要的劃傷。并且，通過與客戶的現場交流，對現場安裝工人進行了簡單的軸承理論講解，告知鋼球規格尺寸統一的必要性，并建議安裝工人在拆套安裝時，應注意鋼球與套圈必須編號對應，不能發生錯裝或混裝現象。

圖3 無保持架推力角接觸球軸承結構

4 結束語

更改設計后的推力角接觸球軸承，客戶在使用后給予了很高的評價，不僅在安裝過程中方便了許多，軸承的使用壽命也得到了很大的提高。有效地減少了客戶的運用成本，因壽命提高，給客戶帶來了很高的名譽，提高了客戶的知名度。

同時，軸承的有效更改減少了加工成本，提高了在同行業中的競爭力，為進入同類產品的市場打下了良好的基礎，更為我公司固定了一個長期、穩定的合作伙伴。