拋丸機拋頭（tóu）軸承的失效分析（xī）及維護策略

拋（pāo）頭軸承是拋丸機（jī）組內的關鍵部件， 也是較易損壞的部件。本 文 通 過拋丸機拋頭軸（zhóu）承在各種條件下的使用壽命分析， 提出較為經濟實用的維護方法。
1. 軸承工作條件及失效分析
拋頭采用 2313 調心滾子軸承， 轉速 3500r /min，較大輸入（rù）功率 15kW。軸（zhóu）向雙端（duān）固定， 預緊量可調;徑向與軸（zhóu）和拋頭直接（jiē）配合（hé）， 無調節裝置。載荷變化劇（jù）烈， 振動大。
通過（guò）大量的失效觀察， 2313 軸承在工作中的主要失效類型有: 外圈的過量變形失（shī）效、外圈（quān）的過量磨損失效、滾動體的過量變形失效、滾動體的剝落失效、保持架的斷裂失效、內圈的點蝕失（shī）效。引起失效的主要原（yuán）因有機械振（zhèn）動、磨粒磨損和潤滑劑高溫失效下產生的堅硬燒結物。
2. 對應的維護策略
( 1) 潤滑劑（jì）的質與量 由（yóu）失效因果（guǒ）圖 1 可見，潤滑劑是引（yǐn）起（qǐ）失效的重要原因。潤滑（huá）劑同時有（yǒu）降低摩擦， 減小振動， 密封（fēng）軸承等多種作用， 是必不可少的。潤（rùn）滑劑在反複（fù）溫升、強烈撞擊（jī）的（de）條件下， 會出現凝 脂 萎 縮 和 基（jī） 礎 油 的蒸（zhēng）發， 當 基 礎 油 損 失 達（dá）50% ～ 60% 時， 潤滑劑即喪失潤滑能力。而且會（huì）氧化變質形成堅硬的雜質， 加速軸承的磨損。因此應嚴格（gé）控製潤（rùn）滑（huá）劑的質與量， 取得（dé）達到軸承較高壽命的較佳（jiā）點。
圖 1 失效因果圖 雖然拋（pāo）丸機軸承承受較大的交變載荷（hé）， 也不能選用含有諸如二（èr）硫化鉬等添加劑（jì）的潤滑脂， 因為磨損才是引起（qǐ）失（shī）效的主（zhǔ）要因素。耐溫性能、高速性能、經濟性是www91考慮的主要因素。3 號鋰基（jī）脂是（shì）比較合適的油品。
試驗選取 4 台（tái） QZG—S1000 拋頭分（fèn）別每月固定加注10mL、20mL、40mL 和 80mL 的 3 號鋰基脂， 直到軸承失效， 記錄軸承壽命天數， 得（dé）到軸承使用壽命記錄 A( 見圖 2) 。試驗結果表明， 每月注油量在 40mL 左（zuǒ）右時軸承達到（dào）較高壽命， 潤（rùn）滑（huá）劑過少（shǎo）則潤滑不足， 過多則發熱過大， 都將對軸承的使（shǐ）用壽命（mìng）造成不利的影響
圖 2 軸承使用（yòng）壽命記錄 A ( 2) 保持架（jià）的改進 2313 軸承保持架為鋼板衝壓件， 在工作中受（shòu）到劇烈變（biàn）化載荷的衝擊而產生裂紋， 較終（zhōng）斷裂， 喪失夾持滾動體的作用， 使滾動體在某一處（chù）聚集不能均（jun1）勻排（pái）列， 引起強烈的偏心， 造成軸承安裝（zhuāng）孔的磨損。其碎片不斷被潤滑劑帶入，碎片形狀不規整， 體積大， 硬度高（gāo）， 成為軸承磨損的主要物質。由保持架的斷裂造成並誘發的軸承失效約（yuē）占總失效數的 60% 。
軸承的轉速較高， 無保持架的滿裝軸承並不適合（hé）。酚醛層壓布管實體保持架雖然強度不如鋼板衝壓件， 但其韌性有很大提升， 有利於（yú）防（fáng）止保持架的斷裂，並且它的（de）硬（yìng）度很低， 斷裂後也不會造成另外的危害。實踐也證明（míng）， 采用酚（fēn）醛層壓布管實體保持架的 2313T 軸承， 使用壽命可顯（xiǎn）著提（tí）高約 40 個工作日。而其（qí）價格僅比 2313 軸承多（duō） 100 元（yuán）左右， 是很經濟的改進方（fāng）案。
( 3) 振動的控製 因果圖顯示， 機械振動是引起軸承失效的根本原因， 但由於拋丸機的工作（zuò）原理及其製造工（gōng）藝， 機械振動難以消除。拋丸機葉片產生的負載不平衡， 軸承變形產生的偏心和軸（zhóu）承安裝（zhuāng）孔磨損產生的（de）偏心是引起振動的（de）主要因素（sù）。
調整葉片的動平衡， 增大軸承的（de）預緊力， 對減小振動有較好的作用。另外， 也要考慮到維（wéi）護的成本。通過記錄在不同的拋頭維修次數下軸承的（de）使用壽命， www91得到軸承（chéng）壽命記錄 B ( 見圖 3) ， 從記錄可以看（kàn）出， 每一次的軸承更換， 都（dōu）會對主軸的直線度、軸承座的尺（chǐ）寸等產生不良的影響， 使（shǐ）軸承與主軸、軸（zhóu）承座（zuò）的配合喪失（shī）精度， 在運轉（zhuǎn）中（zhōng）振動加劇，造成更快的磨損和噪聲。軸承使用壽命隨著軸承更換次數（shù）的增多而減少， 軸承工作環境的不斷惡化使維護工作的效益越來越低。
圖 3 軸承壽命記（jì）錄 B 設定軸承（chéng） 2313T 購得價格（gé）為 540 元（yuán）， 維修成本為每人（rén）每小時 15 元， 共需兩（liǎng）人 2h 修複， 停機損失為每小時 50 元。則可計算出各次更換在一年內造成的損失分別為: ( 15 × 2 + 50) × 2 + 540 = 700 元; 12 /8 ×700 = 1050 元; 12 /6 × 700 = 1400 元; 12 /6 × 700 = 1400元; 12 /5 × 700 = 1680 元（yuán）; 12 /3 × 700 = 2800 元; 12 /2× 700 = 4200 元; 12 /1 × 700 = 8400 元。當進行到第六次更換時， 平均損失為 700 + 1050 + 1400 + 1400 + 1680+ 2800 = 9030 元， 已接近拋頭總成的價格約為 1 萬元， 進行第七次更換將超（chāo）過更換總成的價格。因此，www91認為軸承在進（jìn）行第六次更換後， 拋頭達到（dào）其經濟壽命， 已（yǐ）不具備維護價值（zhí）。
3. 結語
從失效分析得知， 機械振動是失效的根（gēn）本（běn）原因，潤滑劑燒（shāo）結物和保持架的碎片是失效的主要原因（yīn）。較佳的（de）維護（hù）策（cè）略為（wéi）， 改用酚醛層壓布管實體保持（chí）架的（de） 2313T 軸承; 每月（yuè）加注約 40mL 的 3 號鋰基潤滑脂， 在使用中， 注意調節葉片的動平衡和軸承的預緊力; 在軸（zhóu）承更換六次後， 達到其（qí）經濟壽命， 應換裝（zhuāng）新的拋頭總成