履帶式起重機(jī)轉(zhuǎn)盤軸承維修工藝研究

王喜才，李武帥

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

0 引言

轉(zhuǎn)盤軸承也稱為回轉(zhuǎn)支撐，它將多種功能集于一身，可以同時(shí)承載較大的載荷，所承受的載荷可以是軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩等綜合載荷，是一種高技術(shù)含量、高附加值的產(chǎn)品。轉(zhuǎn)盤軸承所處的工作條件是低速、重載，它的體形結(jié)構(gòu)較大，直徑通常在0.4～10.0 m，有時(shí)甚至達(dá)到40.0 m。一方面，轉(zhuǎn)盤軸承自身均帶有安裝孔、潤滑油孔和密封裝置，可以滿足更多的需求，另一方面，它所具備緊湊的結(jié)構(gòu)、引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)方便、安裝簡便和維護(hù)容易等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。下面主要針對轉(zhuǎn)盤軸承的主要結(jié)構(gòu)型式、技術(shù)要求、設(shè)計(jì)及加工、測量技術(shù)、安裝維護(hù)等方面作簡單介紹。

1 轉(zhuǎn)盤軸承的主要結(jié)構(gòu)形式

雖然轉(zhuǎn)盤軸承的結(jié)構(gòu)形式各類很多，但應(yīng)用較廣的主要有四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承、雙排異徑球轉(zhuǎn)盤軸承、交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承、三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承。也可以按其是否帶齒及輪齒的分布部位，分為無齒式、外齒式和內(nèi)齒式。

轉(zhuǎn)盤軸承的不同結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)是為了滿足不同工況條件下的各類主機(jī)的不同需求，例如，在履帶吊轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)中采用了三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承，它大幅縮小了直徑，使主機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，還有效地保證了履帶吊的受重能力。

2 轉(zhuǎn)盤軸承修復(fù)的可行性研究

中交一航局第一工程有限公司的德馬格136 t 履帶吊為20 世紀(jì)70 年代進(jìn)口的起重設(shè)備，其轉(zhuǎn)盤軸承為三排圓柱滾子組合形式，由于長期使用圓柱滾子之間的隔離膠塊已經(jīng)全部磨損形成顆粒狀，使轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)部圓柱滾子之間相互摩擦并與滾道之間產(chǎn)生滑動(dòng)磨損，造成三排圓柱滾子整體尺寸縮小，對滾道也形成了一定的損傷，轉(zhuǎn)盤軸承的軸向和徑向間隙嚴(yán)重超出使用極限（圖1）。

通過對專業(yè)廠家的咨詢及轉(zhuǎn)盤軸承國家標(biāo)準(zhǔn)查閱，對原轉(zhuǎn)盤軸承修復(fù)可行性進(jìn)行研究。

（1）首先對轉(zhuǎn)盤軸承的套圈進(jìn)行材料化驗(yàn)。依據(jù)GB/T 699—2015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》規(guī)定，一般選用符合的50Mn 鋼或符合GB/T 3077—2015《合金結(jié)構(gòu)鋼》規(guī)定的42CrMo 鋼。經(jīng)化驗(yàn)得出，套圈材料為42CrMo 鋼。在對套圈整體探傷并無損傷，整體性能良好，對套圈滾道進(jìn)行硬度檢測值為55～62 HRC。對套圈的材料化驗(yàn)和整體檢測數(shù)據(jù)，符合JB/T 10471—2004《滾動(dòng)軸承 轉(zhuǎn)盤軸承》標(biāo)準(zhǔn)，可以對原轉(zhuǎn)盤軸承進(jìn)行修復(fù)。

圖1 磨損的圓柱滾子

（2）由于套圈內(nèi)滾道長期的磨損軸向及徑向間隙加大到0.2～0.5 mm，表面硬度深度降低，如果配合原尺寸滾珠后，軸向及徑向間隙仍無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需對滾道進(jìn)行研磨加工0.5 mm。在重新進(jìn)行熱處理后，要求整體調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)狀態(tài)的套圈硬度要求為229～269 HB。套圈滾道需表面淬火，硬度要求為55～62 HRC，其有效硬化層深度DS 值應(yīng)符合表1。其中，淬火軟帶寬度為Dw，DS 為硬度≥48 HRC 的滾道表層深度。

（3）滾道淬火完成后對其表面進(jìn)行精磨拋光。最后對表面硬度及深度進(jìn)行檢測，參數(shù)全部達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)。滾道用磁粉或滲透探傷方法對表面裂紋的檢測。依據(jù)JBT 7361—2007《滾動(dòng)軸承 零件硬度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)定制圓柱型滾珠，尺寸加大0.5 mm 時(shí)對滾道加工量進(jìn)行補(bǔ)償，使之軸向及徑向間隙符合標(biāo)準(zhǔn)。

（4）保持架制造材料有聚酰胺（應(yīng)符合HG/T 2349—1992《聚酰胺1010 樹脂》的規(guī)定）、黃銅、鋼或鑄鋁，保持架的結(jié)構(gòu)、制造材料與軸承的結(jié)構(gòu)類型息息相關(guān)。

表1 套圈滾道有效硬層深度DS mm

（5）密封圈制造材料有采用耐油的丁腈橡膠（應(yīng)符合HG/T 2811—1996《旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈橡膠材料》的規(guī)定）、毛氈或氟橡膠。

（6）其他技術(shù)要求：①軸承零件表面不應(yīng)有裂紋、銹蝕、毛刺和銳邊等；②軸承零件不允許有白點(diǎn)、夾雜、折疊和縮孔等缺陷；③軸承應(yīng)旋轉(zhuǎn)靈活，密封圈不應(yīng)松動(dòng)或脫落；④具有特殊要求的專用軸承，應(yīng)符合用戶與制造廠雙方協(xié)商規(guī)定的補(bǔ)充技術(shù)要求。

3 游隙的測量

（1）軸向游隙的測量。將軸承一個(gè)套圈的基準(zhǔn)端面置于三等分支點(diǎn)或大平臺上，沿圓周等距安放3 個(gè)測量表架，表架的表頭指在另一個(gè)套圈上。軸向游隙值測量方法是：底部圓周等距的支承，3 個(gè)支承是可以移動(dòng)的，將支承緩慢均勻地接觸到非支承的套圈端面并慢慢向上突起，直到支承的套圈端面離開大平臺，此時(shí)測頭所顯示的移動(dòng)量的算術(shù)平均值就是軸承軸向游隙值。

（2）徑向游隙的測量。將軸承垂直放在平面（或V 形架）上，軸承的軸線處于水平位置，在一個(gè)套圈上安放測量表架，并使表頭指在另一個(gè)套圈上，吊起一個(gè)套圈，用另一個(gè)套圈的自重測量其間隙，沿圓周120°測量3 處（其值均應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)），取其平均值即為其徑向游隙。

4 轉(zhuǎn)盤軸承的安裝與保養(yǎng)

4.1 轉(zhuǎn)盤軸承的安裝與調(diào)試

（1）轉(zhuǎn)盤軸承在安裝前應(yīng)放置在寬敞的場所進(jìn)行，在安裝注油脂嘴或連接管前，應(yīng)將油孔安裝孔中的堵塞物取出。

（2）安裝前應(yīng)確保轉(zhuǎn)盤軸承座結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求相符合，檢查支承座安裝部有無金屬屑、焊粒、銹蝕痕跡等，并檢查轉(zhuǎn)盤軸承與支承座是否貼靠良好，確保支承座與轉(zhuǎn)盤軸承水平一致。

（3）轉(zhuǎn)盤軸承安裝基準(zhǔn)面和支架安裝平面時(shí)，必須將油污、毛刺、油漆等異物清除干凈。為了保證轉(zhuǎn)盤軸承靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，避免局部過載，在所有焊接工作完成后，安裝支架要進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力處理，并保證其平面度（包括水平面的角度偏差）在一定控制范圍內(nèi)，安裝支架平面度范圍見表2。

圖2 對滾道檢測

圖3 滾珠及保持架安裝

表2 不同方式下安裝支架的平面偏差P mm

（4）轉(zhuǎn)盤軸承所使用的螺栓尺寸應(yīng)符合GB/T 5782—2016《六角頭螺栓：全螺紋》和GB/T 5783—2000《六角頭螺栓：全螺紋》的有關(guān)規(guī)定，轉(zhuǎn)盤軸承螺栓是10.8 級以上的高強(qiáng)螺栓，它常運(yùn)用于受力較大的部位。為了避免嚴(yán)重事故發(fā)生，在拆解過程中工作人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，任何有問題的螺栓都應(yīng)及時(shí)更換。在安裝時(shí)，要根據(jù)相應(yīng)的規(guī)定保證預(yù)緊力，擰緊時(shí)可以在螺紋處涂少量的油，以保持潤滑。

（5）螺栓擰緊前根據(jù)齒輪節(jié)圓徑向跳動(dòng)最高點(diǎn)，調(diào)節(jié)齒側(cè)間隙，應(yīng)保證轉(zhuǎn)盤軸承大齒輪的嚙合側(cè)隙值為該轉(zhuǎn)盤軸承軸向間隙的1.5 倍；在螺栓擰緊時(shí)，應(yīng)在螺紋和螺母端面涂抹潤滑油，使用扭矩扳手在圓周內(nèi)180°方向均勻、對稱地連續(xù)進(jìn)行擰緊，最后用扭矩扳手檢查每個(gè)螺母的扭矩，避免遺漏，保障所有螺栓有相同的預(yù)緊力。

4.2 轉(zhuǎn)盤軸承的維護(hù)與保養(yǎng)

（1）為了保證轉(zhuǎn)盤軸承的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)定期加注潤滑脂，針對不同類型的轉(zhuǎn)盤軸承，加注周期有所不同，例如：球式每運(yùn)轉(zhuǎn)100 h 加注一次潤滑脂，滾柱式每運(yùn)轉(zhuǎn)50 h 加注一次潤滑脂。在特殊的工作環(huán)境下，潤滑脂的加注周期有所有不同，如熱帶、溫差較大、雨水較多、灰塵多及持續(xù)工作的狀態(tài)時(shí)，要提高加注頻率；長期未運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備要重新加注潤滑脂，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤軸承將滾道均勻充滿。

（2）在使用轉(zhuǎn)盤軸承的過程中，檢查和清潔工作也相當(dāng)重要。例如，密封條能有效防止雜物進(jìn)入滾道、避免潤滑脂的流失，隨時(shí)檢查密封條，如果發(fā)現(xiàn)其有老化、干裂、破損或脫離的情況，應(yīng)及時(shí)更換。

（3）為了轉(zhuǎn)盤軸承保持足夠的預(yù)緊力，首次運(yùn)轉(zhuǎn)100 h 須檢查螺栓的預(yù)緊力，此后每運(yùn)轉(zhuǎn)500 h 須檢查一次。

（4）日常維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，要保證螺栓在規(guī)定力矩條件下工作，發(fā)現(xiàn)螺栓有松動(dòng)時(shí)要采取相應(yīng)的措施，設(shè)備累計(jì)達(dá)到14 000 h，則要全面更換新螺栓。

（5）在設(shè)備使用過程中要時(shí)刻關(guān)注轉(zhuǎn)盤軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，任何異響、數(shù)據(jù)指標(biāo)異常等，都應(yīng)停機(jī)排除故障。