特大型轉盤軸承實體保持架的改進措施

Tips:轉盤軸承，保持架

目前，國內多次出現因特大型轉盤軸承在使用過程中被損壞，從而導致設備發生重大故障的質量事故。通過分析發現造成故障的主要原因是實體保持架的斷裂破壞，改變了滾動體的運行軌跡，從而涉及到軸承套圈，使滾道摩擦發熱，磨損嚴重，影響了軸承旋轉精度，甚至使軸承卡死失效。

轉盤三排圓柱滾子組合軸承大多采用的是兩排軸向帶保持架的滾子組件和徑向滿裝滾子的結構型式，其實體保持架結構為壓鑄鋁合金保持架和分段兜孔尼龍保持架型式。由于壓鑄鋁合金結構保持架本身存在一定的質量問題，難以達到轉盤軸承的使用工況要求。

鋁合金保持架均采用壓力鑄造成型的方法制造。通過對其壓鑄成型的過程、模具結構等進行分析后發現，這樣加工出的產品金屬晶粒粗大，內部疏松、氣孔、砂眼較多。成型時，壓鑄機的注射柱塞將金屬熔料快速壓入到密閉的模具型腔，被高速注入的熔料會在型腔內形成多個環流的匯合。型腔內聚集在匯合區的空氣有一部份從合模間隙中排出，無法排出的部份就被包裹在產品中形成氣孔、砂眼等缺陷。保持架的這種結構和加工工藝決定了它無法避免這種鑄造缺陷的產生，給保持架的斷裂留下了隱患。

轉盤軸承保持架常用材料為ZAL102，性能特點是強度低、脆性大（抗拉強度бb≤15、延伸率δ≤4）。轉盤軸承大多使用在港口碼頭、轉爐、礦山等大型機械設備中，工作環境較為惡劣。酸霧、沙塵、鐵粉、氧化皮等異物可進入保持架內并粘附在潤滑脂上，通過軸承運轉逐漸積累在保持架與滾動體之間，這些異物積滿滾動體與兜孔之間的間隙后，保持架與滾子就會卡死。雖然軸承回轉時保持架本身不傳遞負荷，但設備產生的強大動力使軸承無法停止運轉，此時首當其沖被破壞的就是強度最薄弱的鋁制保持架。從滾子在滾道中的運動軌跡上講，由于受到上、下滾道旋轉的帶動，滾子沿著滾道切線方向作直線運動。受到保持架的制約后，滾子才會順著滾道作圓周運動。保持架斷裂后，滾子將不再順著滾道作圓周運動，而是沿著滾道切線方向作直線運動，其會在軸承滾道內“打橫”，滾子與滾道之間由滾動摩擦轉為滑動摩擦，阻力增大，溫度升高，進一步造成對整個軸承的破壞。

針對傳統保持架材料、結構方面的不足，若要提高軸承的安全可靠性和使用壽命，我們必須對保持架的材料、加工工藝方案及其設計結構進行改進。

改進后可采用以下技術方案：其斷面結構為“工”字型的斷面形狀，“DW”為滾子直徑，H=DW-0.6～2.0，“H”高度在軸承軸心線為水平時選小值，一般在0.6～2.0之間，以防止保持架在運轉過程中產生過大的軸向竄動。當軸承軸心線為垂直時，由于重力作用，重量始終落在滾道上，不會產生軸向竄動，所以可選大值，一般在1～2之間。滾子的高度與保持架孔間隙為0.5～0.8之間。在轉盤軸承水平放置使用時，“H”型截面的上、下兩端面可以不分反正在滾道上作為引導面，從而保證保持架的旋轉靈活性和穩定性。該型保持架窗孔沒有圓弧，避免了因滾子卡死保持架而造成對軸承的破壞，使重型轉盤軸承的安全性得以提高。
對于工作基面確定的重型轉盤軸承，不需要保持架做雙面引導，只要基面引導就能保證軸承的旋轉技術要求。此類保持架可以設計為“п型”，工作原理同“工”型結構，另一方面，保持架材料我們選用H62銅或20號鋼代替原來的鑄鋁（ZL102），使保持架的機械性能有了很大提高。

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