振動篩用雙列調心滾子軸承的設計及選型

王建軍，都本余，王璟林

（大連光揚軸承制造有限公司，遼寧 大連 116300）

礦山類機械設備中， 振動篩的使用較為頻繁，其功能是將破碎后的礦石進行篩分，以滿足不同客戶需求。 振動篩的振動源于激振器，激振器的類型多樣，其核心部件是軸承，軸承的穩定效果決定著整個振動設備的質量和使用壽命。 因此，軸承是廠家最為關心的關鍵部件之一，其設計也顯得尤為重要。 應用在礦山的振動篩不僅載荷大、速度高，而且環境惡劣，一般使用雙列調心滾子軸承。該軸承主要有MB，CCJA，ACA，MA 4 種結構。 目前市場使用最多的振動篩軸承產品是MB 結構和CCJA 結構， 主要是因為這兩種產品的適用性較廣、價格相對低廉。 從多年試驗經驗出發，介紹振動篩軸承設計注意事項，分析振動篩的軸承設計方法，以期為振動篩軸承的設計提供技術依據。

1 振動篩軸承設計要點

設計雙列調心滾子軸承時應注意以下幾點：1）這4 種結構的軸承產品為適應振動沖擊的特點，應當盡量提高其制造精度。 雖然其整體精度測量困難，但應確保其零部件產品的精度至少達到國家標準中的P5 水平。 2） 銅保持器的加工精度要好，特別是引導面的圓度應控制在0.1 mm 范圍內， 沖壓鐵保持器的引導面的圓度應控制在0.15 mm 的范圍內。 同時，為降低設備振動而引起保持器共振，應控制保持器與引導面的間隙在較小范圍內。 3） 由于內圈的受力區域相對固定，為延長軸承的使用壽命，應控制內圈與滾動體的接觸曲率。 該曲率可控制在0.98～0.99 之間，滾動體與內圈接觸橢圓長短軸比在1.5～1.6 之間。4）由于振動引起的摩擦較大，為加強耐磨性，產品隔圈和沖壓鐵保持器要進行表面硬化處理，常見的是進行表面氮化處理，使其形成高硬度的耐磨層。5） 所有滾動體的端面應具有球形引導面，該引導面與隔圈或內圈大擋邊接觸。 該引導面的粗糙度應控制在0.32 μm范圍內，并保證同組曲率相差不大于0.05%。

2 振動篩用調心滾子軸承的選型

調心滾子軸承具有自調心的特點，因此，對設備制作的精度要求不高。而振動篩在制造和使用安裝過程中存在較多限制，無法進行精密安裝和維護，只有雙列調心滾子軸承可以適應這種場所。這也是在振動篩中雙列調心滾子軸承應用廣泛的原因。根據多年研究經驗，雙列調心滾子軸承一般使用壽命設定為1～2 a，根據這個設定來選擇軸承的尺寸及型號。

2.1 軸承型號及尺寸的選擇

根據ISO281 軸承的壽命理論計算公式為：

式中，L10：90%可靠性使用壽命，h；Cr： 軸承基本額定動載荷，kN；Pr：當量動載荷 kN；n：軸承轉速，r/min。

由于振動篩存在沖擊載荷， 所以當量動載荷Pr要采用一個安全系數， 一般采用1.2～1.3。 計算壽命時，軸承受力要按1.2～1.3 倍的Pr來進行計算，以確保軸承的使用壽命。

2.2 當量動載荷Pr 的計算及確定

目前主要使用雙列調心滾子軸承的振動篩有以下幾種：雙軸承圓振篩、直線篩、偏心篩等。 針對這3種振動篩，根據以下公式可以計算出相應的當量動載荷Pr。

2.2.1 雙軸承圓振篩雙軸承圓振篩的中心軸為一偏心軸，在篩體兩側加偏心塊作為激振器。如圖1 所示。

圖1 雙軸承圓振篩Figure 1 Double bearing circular vibrating screen

當量動載荷Pr計算公式為：

式中，Pr：當量動載荷，kN；fz：安全系數，一般選用1.2～1.3；z：軸承個數；G：篩箱重量（應考慮存在物料狀態下），kN；n：軸承轉速，r/min；g：重力加速度，9.81 m/s2；r：振動半徑，m。

確定好理論壽命及當量動載荷，即可按樣本所標注的軸承基本額定動載荷Cr進行計算， 來選擇所需要的軸承。

2.2.2 雙軸承直線篩從原理上講，雙軸承直線篩的激振器由兩個同步運行反向旋轉的圓形拋出系統組成，如圖2 所示。

圖2 雙軸承直線篩Figure 2 Double bearing linear screen

直線篩中的軸承受力呈正弦曲線變化，為簡化計算，軸承所受當量動載荷可用下面的公式計算：

式中，fz：安全系數，一般選用 1.2～1.3；Frmin： 軸承所受最小載荷（沿振動方向）； Frmax：軸承所受最大載荷（與振動方向垂直）。

式中，z：軸承個數，一般用4 個軸承；其余參數含義與式（1）解釋相同，最終根據計算來實現選型。

2.2.3 雙軸承偏心篩雙軸承偏心篩有4 套軸承，結構如圖3 所示。 一般里側兩套軸承按振動篩軸承來選取。 外側兩套軸承基本不承受振動力，所以可按普通軸承選擇即可。

圖3 雙軸承偏心篩Figure 3 Double bearing eccentric screen

偏心篩的振動半徑取決于軸的偏心距離。里側軸承受力可按下式計算：

式中，r：曲軸的偏心半徑，m；其余符號含義與當量動載荷Pr的計算公式（1）相同。

確定好理論壽命及當量動載荷，即可按樣本所標注的軸承基本額定動載荷Cr進行計算， 來選擇所需要的軸承。

3 結語

根據多年生產、 使用和研究， 總結了一些軸承設計經驗。 振動篩軸承在實際應用中還需要更多創新設計，這里只闡述幾種典型設計應用，有待以后工作中對其他類型的軸承進行設計，提出更好更優的設計方案。