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