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拋頭軸承是拋丸機(jī)組內(nèi)的關(guān)鍵部件，也是最易損壞的部件。本文通過對(duì)無錫國達(dá)生產(chǎn)的QZG-S500、QZG-S1000、QZG-T200、QZG-T4-200拋丸機(jī)拋頭軸承在各種條件下的壽命分析，提出最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的維護(hù)方法。

1.軸承工作條件及失效分析

拋頭采用2313調(diào)心滾子軸承，轉(zhuǎn)速3500r/min，最大輸入功率15kW。軸向雙端固定，預(yù)緊量可調(diào)；徑向與軸和拋頭直接配合，無調(diào)節(jié)裝置。載荷變化劇烈，振動(dòng)大。

通過大量的失效觀察，2313軸承在軸承工作中的主要失效類型有：外圈的過量變形失效，外圈的過量磨損失效，滾動(dòng)體的過量變形失效，滾動(dòng)體的剝落失效，保持架的斷裂失效，內(nèi)圈的點(diǎn)蝕失效。引起失效的主要原因有機(jī)械振動(dòng)、磨粒磨損和潤(rùn)滑劑高溫失效下產(chǎn)生的堅(jiān)硬燒結(jié)物。

2.對(duì)應(yīng)的維護(hù)策略

（1）潤(rùn)滑劑的質(zhì)與量

由失效因果圖1可見，潤(rùn)滑劑是引起失效的重要原因。潤(rùn)滑劑同時(shí)有降低摩擦，減小振動(dòng)，密封軸承等多種作用，又是必不可少的。潤(rùn)滑劑在反復(fù)溫升、強(qiáng)烈撞擊的條件下，會(huì)出現(xiàn)凝脂萎縮和基礎(chǔ)油的蒸發(fā)，當(dāng)基礎(chǔ)油損失達(dá)50%～60%時(shí)，潤(rùn)滑劑即損失潤(rùn)滑能力。而且會(huì)氧化變質(zhì)形成堅(jiān)硬的雜質(zhì)，加速軸承的磨損。所以我們應(yīng)嚴(yán)格的控制潤(rùn)滑劑的質(zhì)與量，取出達(dá)到軸承最高壽命的最佳點(diǎn)。

雖然拋丸機(jī)軸承承受較大的交變載荷，我們?nèi)圆荒苓x用含有諸如二硫化鉬等添加劑的潤(rùn)滑脂，因?yàn)槟p才是引起失效的主要因素。耐溫性能、高速性能、經(jīng)濟(jì)性是我們考慮的主要因素。3#鋰基脂是比較合適的油品。

試驗(yàn)選取4臺(tái)QZG-S1000拋頭分別每月固定加注10ml、20ml、40ml和80ml的3#鋰基脂，直到軸承失效，記錄軸承壽命天數(shù)，得到圖標(biāo)《軸承壽命記錄A》（見圖2）。試驗(yàn)結(jié)果表明，每月注油量在40ml左右軸承達(dá)到最高壽命，潤(rùn)滑劑過少則潤(rùn)滑不足，過多則發(fā)熱過大都將對(duì)軸承的壽命造成不利的影響。

（2）保持架的改進(jìn)

2313軸承保持架為鋼板沖壓件，在工作中受到劇烈變化載荷的沖擊產(chǎn)生裂紋，最終斷裂，喪失夾持滾動(dòng)體的作用，使?jié)L動(dòng)體在某一處聚集不能均勻排列，引起強(qiáng)烈的偏心，造成軸承安裝孔的磨損。其碎片不斷被潤(rùn)滑劑帶入，碎片形狀不規(guī)整，體積大，硬度高，成為軸承磨損的主要物質(zhì)。由保持架的斷裂造成并誘發(fā)的軸承失效約占總失效數(shù)的60%。

軸承的轉(zhuǎn)速較高，無保持架的滿裝軸承并不適合。酚醛層壓布管實(shí)體保持架雖然強(qiáng)度不如鋼板沖壓件，但其韌性有很大提升，有利于防止保持架的斷裂，并且它的硬度很低，斷裂后也不會(huì)造成另外的危害。實(shí)踐也證明，采用酚醛層壓布管實(shí)體保持架的2313T軸承，壽命可顯著提高約40個(gè)工作日。而其價(jià)格僅比2313多100元左右，是很為經(jīng)濟(jì)的改進(jìn)方案。

（3）振動(dòng)的控制

因果圖顯示機(jī)械振動(dòng)是引起軸承失效的根本原因，但由于拋丸機(jī)的工作原理及其制造工藝，難以消除。拋丸機(jī)葉片產(chǎn)生的負(fù)載不平衡，軸承變形產(chǎn)生的偏心和軸承安裝孔磨損產(chǎn)生的偏心是引起振動(dòng)的主要因素。

調(diào)整葉片的動(dòng)平衡，增大軸承的預(yù)緊力對(duì)減小振動(dòng)有較好的作用。另一方面，我們也要考慮到維護(hù)的成本。通過記錄在不同的拋頭維修次數(shù)下軸承的壽命，我們得到圖表《軸承壽命記錄B》（見圖3），從記錄可以看出，每一次的軸承更換，都會(huì)對(duì)主軸的直線度，軸承座的尺寸等產(chǎn)生不良的影響，使軸承與主軸、軸承座的配合喪失精度，在運(yùn)轉(zhuǎn)中振動(dòng)加劇，造成更快的磨損和噪聲。軸承壽命隨著軸承更換次數(shù)的增多而減少，軸承工作環(huán)境的不斷惡化使維護(hù)工作的效益越來越低。

設(shè)定軸承2313T購得價(jià)格為540元，維修成本為15元每小時(shí)每人，共需2人2小時(shí)修復(fù)，停臺(tái)損失為50元每小時(shí)。則可計(jì)算出各次更換在一年內(nèi)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；12/3×700=2800元；12/2×700=4200元；12/1×700=8400元。當(dāng)進(jìn)行到第六次更換時(shí)，平均損失為700+1050+1400+1400+1680+2800=9030元，已接近拋頭總成的價(jià)格約為1萬元，進(jìn)行第七次更換將超過更換總成的價(jià)格。所以我們認(rèn)為軸承在進(jìn)行第六次更換后，工作條件惡化已不具備維護(hù)價(jià)值，拋頭達(dá)到其經(jīng)濟(jì)壽命。

3.結(jié)語

從失效分析得知，機(jī)械振動(dòng)是失效的根本原因，潤(rùn)滑劑燒結(jié)物和保持架的碎片是失效的主要原因。最佳的維護(hù)策略為，改用采用酚醛層壓布管實(shí)體保持架的2313T軸承；每月加注約40ml的3#鋰基潤(rùn)滑脂，在使用中，注意調(diào)節(jié)葉片的動(dòng)平衡和軸承的預(yù)緊力；在軸承更換六次后，達(dá)到其經(jīng)濟(jì)壽命，應(yīng)換裝新的拋頭總成。

作者：孫永豪

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