機運設(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：通過對機運設(shè)備現(xiàn)場損壞的研究，闡述了機運設(shè)備軸承安裝、運行、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;剪式升降機

中圖分類號：TH133.33? ?文獻標識碼：A

0 引言

機運設(shè)備是多用于搬移、升降、短距離輸送物料的機械設(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、剪式升降機等。

機運設(shè)備的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單牢固，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：故障頻繁，極大的影響設(shè)備開動率，影響產(chǎn)能。為減少機運設(shè)備故障率，可以對一些重要機運設(shè)備進行優(yōu)化改進。

1 軸承簡介

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)場設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。根據(jù)軸承的接觸、摩擦性質(zhì)來分類，分為滑動軸承和滾動軸承。（本文不分析滑動摩擦軸承）

滾動軸承的結(jié)構(gòu)有外圈、內(nèi)圈、滾動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，內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動。當內(nèi)圈相對于外圈旋轉(zhuǎn)時，滾動體沿著滾道滾動。保持架的作用是使?jié)L動體在滾道上均勻的分布，以減少或避免滾動體相互之間的磨損、碰撞。

滾動軸承是通用零件，也是機械、運輸設(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地環(huán)境的好壞直接影響到與之配合零部件乃至整臺機器設(shè)備的性能。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，在機械、運輸設(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)、型號及其功能的選用極為重要，對于設(shè)備維修成本的降低，設(shè)備保養(yǎng)維修周期的延長，工廠降本增效，設(shè)備能夠長期的安全的穩(wěn)定的工作和運行，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)部滾動體、保持架與滾動軸承基本一致，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。從而達到補償其它機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用到機運設(shè)備的噴房雙鏈、移行機、鏈式移行機、升降滾床、剪式升降機、帶式升降機的驅(qū)動軸承。

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間，還降低了對軸的加工精度要求。與其它軸承安裝相比，價格低廉、自動調(diào)心、快速拆裝，特別適用于對停機要求嚴格的自動化流水線制作精度不高的非標設(shè)備。對于現(xiàn)場維護人員來說，不需要特別高的技能，簡單培訓就能上崗。

滾動軸承的疲勞壽命，可以利用下列計算公式求出：

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，從而補償機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體由球形改為鼓形和采用兩條滾道，這樣就增加了滾動體的接觸面積，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。

滾動軸承的疲勞壽命，可以利用下列計算公式求出。

4 外球面球軸承使用狀態(tài)跟蹤

據(jù)實際跟蹤統(tǒng)計，某生產(chǎn)車間機運設(shè)備帶式升降機、剪式升降機、噴房雙鏈重載機運設(shè)備均采用外球面球軸承。現(xiàn)場設(shè)備驅(qū)動軸承損壞頻繁。（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荷和沖擊負荷，也能承受一定的雙向軸向負荷。根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理，自行設(shè)計符合選型軸承的軸承座。提高定位精度的同時增加穩(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載荷C是外球面球軸承的5倍以上。（如表3所示）

計算公式中使用的代號及其含義 ：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）之間的空載接點時，則取滾子直徑的近似值計算。

備考：球軸承的計算公式為D在D>25.4mm時，為3.647 D

6 效益分析

機運設(shè)備，多為生產(chǎn)車間的重點瓶頸設(shè)備，發(fā)生故障會嚴重影響生產(chǎn)節(jié)拍，更為嚴重的故障會導致在線產(chǎn)品報廢。機運設(shè)備軸承及機構(gòu)優(yōu)化后，將提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性，降低相關(guān)風險和設(shè)備停機率。

滾動軸承的疲勞壽命，可以利用下列計算公式求出。

這項機運設(shè)備與調(diào)心滾子軸承的結(jié)合優(yōu)化，不僅對采購升降機的標準有所參考，并且已經(jīng)被部分的生產(chǎn)廠商借鑒參考為標準設(shè)計。

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荷，也能承受一定的雙向軸向負荷， 完全滿足機運設(shè)備帶式升降機、剪式升降機、噴房雙鏈重載機運設(shè)備的使用，提高了設(shè)備運行穩(wěn)定性，降低設(shè)備停機時間，節(jié)約人力成本均有現(xiàn)實意義。

備注：本文由“煙臺市產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才專項經(jīng)費資助”完成。

收稿日期：2021-07-15

作者簡介：柳偉（1979—），男，山東煙臺人，本科，高級技師，研究方向：機械工程。