調心滾子軸承產生偏載的原因及解決方法

在尺寸相同,結構型別不同的滾動軸承中,調心滾子軸承負荷能力最高,同時還具有調心性,因此大型港機的減速機、行走臺車等主要採用調心滾子軸承。然而,由於調心滾子軸承結構特點不瞭解和重視,在使用中,比如一套軸承的兩列滾子和滾道中,總是隻有其中一列滾子和滾道磨損或損壞嚴重,而另一列無損壞或磨損不嚴重。現從安裝調整方面為大家介紹解決

調心滾子軸承偏載問題的方法,

一、調心滾子軸承產生偏載的原因及失效過程

由於調心滾子軸承具有調心性,允許軸承在不超出調心角的範圍內使用,所以大多數軸承偏載是安裝軸向預緊造成。

調心滾子軸承產生偏載的原因及解決方法

調心滾子軸承產生偏載的原因及解決方法

為了說明軸向預緊力對調心滾子軸承造成的危害,用圖一和圖二分別表示軸承正常狀態和軸向預緊狀態。可以看出在圖2的軸向預緊狀態下軸承內圈與外因病形成軸向錯位。圖2中滾道上的粗黑線表示受軸向力時,軸承一列滾子被內圈和外圈軸向擠緊後;滾動面接觸部位。一列球面滾子在受軸向力時,滾子兩端分別與內圈滾道外圈滾道接觸。這時,滾子外端一側與外圈滾道接觸,由於軸承迴轉時,內圈與外圈相對旋轉方向相反,摩擦力迫使軸向被擠緊的球面滾子產生橫向偏斜的打橫動作,併產生溫升導致軸承潤滑油失效,滾子受熱膨脹,摩擦力繼續增大,直至球面滾子打橫。滾子打橫時擠壓保持器和內圈擋邊,造成保持架斷裂,內圈擋邊斷裂,軸承損壞 。

調心滾子軸承產生偏載的原因及解決方法

從圖3可以看出,失效軸承內圈一列滾道整個圓周磨損嚴重,一列擋邊斷裂;內圈另一列滾道和擋邊完好無損。外圈一列滾道整個圓周磨損嚴重,且該處滾道邊緣磨損剝離併產生斷裂,外圈另一列滾道卻正常。圖3中軸承內圈和外圈的磨損部位與圖2粗黑線標示的滾道位置相同,屬於軸承受軸向力造成的磨損。仔細檢視圖3,你會發現滾道磨損痕跡屬於表面材料熱遷移形貌,說明當時軸承執行摩擦升溫很高。

即使是軸承安裝後軸向間隙預留不足,也會導致軸承偏載。因為隨著軸運轉溫升膨脹,當產生的軸向力大於當量徑向負荷與e值的乘積時(e值在樣本中查出),調心滾子軸承由雙列滾子承載變為單列承載,此時軸承內圈與外圈軸向錯位,內圈和外圈軸向擠壓單列承載的球面滾子,致使受軸向力的滾子一頭與外圈滾道接觸摩擦,另一頭與內圈滾道接觸摩擦,由於內圈與外圈相對運動方向相反,造成該列滾子打橫,保持架樑斷裂,軸承損壞。

二、調心滾子軸承軸向定位調整

事實上,檢查裝置中調心滾子軸承是否存在偏載問題的方法很簡單,只需開啟軸承端蓋,用一把平尺測軸承內圈和外圈端面是不是在同一平面上,就能夠看出軸承內圈與外圈是否偏斜或是否軸向錯位,但是將偏載軸承調整到正確位置卻

比較困難。只有在簡單的剖分式軸承座內安裝的軸承,可以用調整地腳螺栓來調整軸承座孑L相對於軸的同心度,解決軸承內圈與外圈安裝後偏斜的問題;還可以開啟軸承端蓋和軸承座上蓋,調整解決軸承內圈與外圈安裝時軸向錯位的問題。

如果軸承裝在整體式軸承座內,調整時需要將軸兩端的軸承蓋開啟,對類似於圖2軸向錯位的軸承,軸的兩端軸承外圈端面均低於內圈端面,多數情況是軸承端蓋頂壓外圈端面所致,可將軸承內圈和外圈端面調在同一平面後,按設定的軸向間隙,將軸承端蓋墊起離開外圈端面,留出軸向問隙;外圈端面高於內圈端面時,可將軸承內圈和外圈端面調在同一平面後,按設定的軸向間隙,將軸承端蓋墊起離開外圈端面,留出軸向間隙。在高速軸的軸承端蓋加墊時,環形墊片應採用導熱的金屬材料,這樣可以改善軸端部的散熱條件。

如果更換新軸承安裝,調心滾子軸承內圈的壓裝方法如下:A錐形軸用鎖緊螺母、端蓋、端帽或油壓螺母直接壓裝軸承B緊定套用鎖緊螺母(見圖4)或油壓螺母直接壓裝軸承

C退卸襯套用軸用鎖緊螺母或油壓螺母壓裝退卸襯套以安裝軸承。

調心滾子軸承產生偏載的原因及解決方法

為保證運轉中軸承內圈、滾子與軸溫升後徑向熱膨脹而預留的徑向遊隙不會過大或過小,防止後期安裝遊徑向隙變化,應注意進行以下測量。

A加熱法安裝的軸承要求軸與軸承等溫後再次測量安裝遊隙。B在加裝的鎖緊墊圈鎖緊前,再次測量安裝遊隙。

C在油壓螺母換成鎖緊螺母時,再次測量安裝遊隙。

D在注油泵油壓解除安裝後,再次測量安裝遊隙。調心滾子軸承裝在軸上後,再將軸連同軸承裝於軸承座中,進行上述軸向定位和調整。

三、軸向間隙的設定與實現

根據軸所用材料和軸承座(殼體)材料的熱膨脹係數及工作溫度,分別計算兩者溫升的軸向膨脹量,兩者膨脹量之差就是因軸和軸承座工作溫差和材料熱膨脹係數不同而引起的軸承內圈和外圈軸向錯位量。由於金屬材料熱膨脹力量巨大,具有不可抗拒性,如果調心滾子軸承安裝軸向預緊力與軸的熱膨脹產生的軸向力疊加時,必然會造成軸承承受巨大的軸向力而損壞,這種疊加的軸向力即使是推力軸承也不能承受。材料熱膨脹係數可以採用表2數值,也可以採用GB / T19568—2004附錄﹐B中表B2的數值。

為避免調心滾子軸承承受巨大的軸向力而損壞,在軸承安裝時,必須在軸承蓋與軸承外圈端面問留出軸熱膨脹所需的軸向間隙,同時確保遊動端軸承外徑面與座孑L為過渡配合,以保證軸熱膨脹時遊動端軸承外圈隨之軸向位移(軸向蠕動)。一個軸兩端均為固定端的調心滾子軸承安裝時,軸兩端軸承蓋與軸承外圈端面間均應留出軸向間隙,兩端軸承外徑面與座孔均應為過渡配合。軸承安裝後應達到徑向安裝遊隙不小於剩餘遊隙;軸向安裝間隙不小於軸的最大熱膨脹量,並保證軸向位移時軸上旋轉零件不與非旋轉零件干涉,避免旋轉零件受摩擦後使軸產生預想不到的溫升。

當同一軸採用圓錐滾子軸承和調心滾子軸承時,建議圓錐滾子軸承的安裝軸向遊隙小於調心滾子軸承的安裝軸向遊隙,避免調心滾子軸承軸向負荷過大而損壞。調心滾子軸承的安裝軸向遊隙可以按如下公式估算:

調心滾子軸承產生偏載的原因及解決方法

軸向遊隙﹐=實測徑向遊隙×1。5/e ,e值可以從軸承廠家樣本中查出。圖例中:圖5是一套調心滾子軸承與兩套背對背配置的圓錐滾子軸承組合時,為避免調心滾子軸承承受軸向負荷,建議背對背配置的圓錐滾子軸承徑向遊隙小於或等於調心滾子軸承的安裝徑向遊隙,調心滾子軸承外徑與座孔應為過渡配合,軸承蓋與調心滾子軸承外圈端面間應留出軸向間隙。

調心滾子軸承產生偏載的原因及解決方法

調心滾子軸承超出調心角的調整

圖6是調心滾子軸承內圈與外圈不同心,超出調心角,外圈滾道邊緣被滾子倒角擠斷。

在安裝大型軸承時,用平尺靠在軸承內圈和外圈端面上,在不同角度測量找出最大偏心量,將內圈和外圈端面調整倒同一平面後,再裝入軸承座。軸承裝入軸承座後,再用平尺靠在軸承內圈和外圈端面上測量兩套圈的偏心量。如果內圈和外圈端面不在同一平面上並有偏斜時,可鬆開剖分軸承座地腳螺栓重新進行調整。注意:在用壓力機安裝軸承內圈時,避免軸承壓下時外圈下方有支撐物阻止軸承安裝,造成外圈邊緣壓碎。在調心滾子軸承安裝時,還要注意以下幾點:(1)檢查軸的撓曲度,避免軸彎曲變形過大,使滾子超出外圈滾道邊緣,影響軸承的使用。

(2)軸承裝入軸承座後,再用平尺靠在軸承內圈和外圈端面上測量兩套圈的偏心量和軸向錯位量。如果內圈和外圈端面不在同一平面上,應鬆開剖分式軸承座地腳螺栓,直接調整座孔與軸的同軸度。

(3)整體式軸承座中軸承超出調心角時,要考慮修理軸承座孔和軸,提高軸承座孔與軸的同軸度。

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