齿轮箱轴承

2024-08-27

齿轮箱轴承（共7篇）

齿轮箱轴承篇1

一、前言

冶金齿轮箱种类与应用非常广泛, 主要通过齿轮间啮合与传动作用来实现加速、减速、改变传动方向、改变转动力矩或分配动力, 以满足各种冶金设备动力传动需求。冶金齿轮箱不仅用于各种主机设备, 如棒线材、型材或板材的粗、精轧、立辊等主传动齿轮箱, 而且也用于众多辅机设备传动系统, 如飞剪、卷取机、穿孔机、纵切机以及输送滚道等。作为最关键冶金设备之一, 冶金齿轮箱能否稳定可靠地运行关系到整条生产线能否正常地工作, 一旦出现故障将导致严重后果。冶金齿轮箱通常处于重负载、冲击载荷、高或低转速、高温或高污染等苛刻运行环境, 正是由于工作环境的特殊性及连续可靠工作需求, 冶金齿轮箱对配用的轴承提出了更为严格的要求。采用高性能的轴承, 正确地选择轴承类型、公差配合、初始游隙以及安装尺寸是确保齿轮箱连续可靠工作的前提条件。

二、轴承选型

1. 选择适合的轴承类型——双列滚子轴承

冶金齿轮箱轴承一般采用双列滚子轴承组合来满足重负载、大功率动力传动需求。滚子轴承以圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承及调心滚子轴承为主。冶金齿轮箱采用何种类型轴承应由齿轮轴受力工况及各类轴承各自的特点所决定。双列圆锥滚子轴承具有良好的径向与轴向复合载荷能力, 轴承内部游隙可调整, 另外利于增强传动系统刚性, 因此圆锥滚子轴承是冶金齿轮箱设计优先考虑的轴承类型。圆锥滚子轴承也有不足之处, 例如:价格较高且不具备自调心、抗偏心能力, 因此冶金齿轮箱也大量选用其他类型轴承, 如调心、圆柱滚子轴承。

冶金齿轮箱经常混用不同类型轴承以达到最优化设计目的。与圆锥滚子轴承相比, 调心滚子轴承成本较低, 在特定受力条件下该轴承也能承受径轴向复合载荷。调心滚子轴承最大的优点是具备自调心能力, 可在偏心条件下正常工作。当轴承外形尺寸近似, 选用双列圆柱滚子轴承可获得更高的径向承载能力, 但该类型轴承不能承受轴向载荷。通常在径向与轴向复合载荷条件选用圆柱滚子轴承时, 需要采用添加止推轴承或其他类型轴承来承受轴向负载。

2. 双列圆锥滚子轴承组合方式

采用双列圆锥滚子轴承组合时, 轴承一端通常设为“固定端”, 即轴承内外圈端面均被顶紧不留间隙, 起到轴向定位并承受轴向负载作用, 另一端轴承为“浮动端”, 用来吸收齿轮轴热膨胀及累积公差。“浮动端”轴承只承受径向载荷, 轴承外圈端面与轴承座端盖及挡肩应预留足够间隙, 以抵消受热膨胀后齿轮轴发生轴向位移, 详细结构如图1所示。为提高传递扭矩, 冶金齿轮箱大量选用斜齿轮的啮合方式。在重载条件下, 斜齿轮不易产生冲击振动噪声、运转平稳及较大承载能力, 因此斜齿轮在重载传动条件下优于直齿轮传动。但斜齿轮啮合时会产生额外轴向推力并作用到“固定端”轴承。当轴向推力较大时, 选用双列圆锥滚子轴承作为“固定端”, 或者添加止推轴承均是理想的解决办法。当齿轮轴只有单个斜齿轮啮合, 且齿轮轴“固定端”选用调心滚子轴承时, 应注意轴承所受最大轴向与径向受力比值关系。调心滚子轴承由于自身的结构特点, 当轴承所受轴向力超过自身所受径向力1/3或1/4 (根据具体轴承系列而定) 时, 轴承会出现单侧滚子受力, 另一侧滚子空载情况。不受力端滚子在旋转过程中无法在滚道中引导和定位, 会出现滚子歪斜、打滑、撞击保持架等情况, 严重时可能导致保持架断裂, 轴承提前失效。双列圆锥滚子轴承采用纯滚动及滚子端面挡边引导设计, 通过控制轴承安装游隙, 可用于较大轴向受力及单列滚子承载工况, 两种类型轴承的特点与区别可参看图2。“固定端”轴承承受径轴向复合载荷, 为了分担轴承受力并提高寿使用寿命, “固定端”一般放在径向受力较小一侧, “浮动端”放在径向受力较大一端。有时在选用调心滚子轴承为提高轴承的轴向承载能力, 也会将“固定端”放在径向受力较大一侧, 在这种情况下, “固定端”调心滚子轴承承载能力应高于“浮动端”轴承。

3. 考虑实际工况和轴向载荷

锥型伞齿轮传动与斜齿轮较为相似, 齿轮啮合时也会产生较大轴向载荷, 轴承选型也应参考虑实际工况与轴向载荷大小。人字形齿轮传动可当作成对使用但旋向相反的锥齿轮应用, 人字形齿轮啮合时不会产生轴向推力, 在轧机齿轮箱应用较广。选用人字形齿轮啮合传动时, 输入与输出轴只需设置一个“固定端”来轴向定位齿轮即可。其余位置均应设为“浮动端”, “浮动端”轴承可采用圆柱或调心滚子轴承, “固定端”应选用轴向承载能力较强的双列圆锥滚子轴承。轴承优化选型设计如图3所示, “浮动端”轴承均采用单列圆柱滚子轴承。另外, 在高速棒线材轧机齿轮箱应用中, 高速输入轴经常采用特殊设计的双列圆锥滚子轴承来胜任高转速、频繁加速、减速, 正转及反转等苛刻轴承应用条件。

4. 考虑足够的承载能力

轴承选型除了正确地选择轴承类型, 所选轴承是否具有足够的承载能力也是要考虑的关键因素。计算轴承受力得出轴承理论寿命是最常用衡量轴承承载能力的方法。冶金齿轮箱根据不同的应用, 一般都会有轴承最低理论寿命要求, 例如有些齿轮箱要求轴承最低寿命不低于5万h, 有些应用要求不低于3万h。通常在计算轴承寿命时, 为得到保守轴承寿命, 一般轴承旋转速度选用平均工况条件转速来替代最高旋转速度。齿轮箱传动在功率恒定条件下, 转速降低会导致扭矩提高, 而扭矩提高会导致轴承受力提高。对于轴承的寿命计算, 轴承寿命与转速成1∶1反比关系, 但与受力成10倍关系, 即轴承受力增大一倍, 轴承寿命会降低10倍。对于一些重载及转速较低应用, 理论轴承寿命结果通常无法真实反映轴承性能, 通常主要考虑轴承额定当量与轴承受力比值是否大于安全系数, 更精确的方法是通过分析软件计算轴承滚子最大接触应力。

三、轴承公差配合

冶金齿轮箱轴承通常处于重负载、冲击载荷、高或低转速苛刻运行环境, 正确地选取轴承公差配合不仅利于轴承的安装, 同时可确保重载、冲击载荷条件下轴承不会出现跑圈情况。一般来说, 轴承旋转部件采用过盈配合, 静止不动部件采用间隙配合。轴承实际过盈配合范围不仅根据轴承大小变化, 而且在重载、高转速应用条件下应采用比常规应用条件更大的过盈配合。在选用英制圆锥滚子轴承时, 应注意英制与公制轴承自身公差带的差异而相应调整配合轴及轴承座公差尺寸范围。如图4所示, 英制轴承内外圈直径公差范围均为“加公差”, 与公制轴承正好相反。若轴与轴承座公差范围依然按照公制轴承选取, 英制轴承内外圈均会出现过渡配合情况, 导致轴承外圈安装困难而内圈易跑圈, 影响轴承使用寿命。英制轴承具体公差配合尺寸应参照轴承供应商推荐尺寸。与英制轴承相比, 公制大尺寸轴承公差配合选取较为简单, 对于重载、轴承内圈旋转外圈静止应用条件, 内径尺寸范围320～500mm的大尺寸调心或圆柱滚子轴承, 轴可采用r6公差范围。对于内径尺寸超过500mm的调心或圆柱滚子轴承, 轴可采用r7公差范围。调心或圆柱滚子轴承座公差范围均可选用H7或G7。

四、轴承初始游隙

圆锥滚子轴承初始游隙与球轴承、调心、圆柱滚子轴承定义不同, 是指轴向游隙 (BEP) , 其它轴承均为径向游隙 (RIC) , 如图5所示。轴承的初始游隙决定了轴承安装及运转后工作游隙。轴承的游隙决定了轴承工作承载区的大小, 轴承初始游隙选择太大会导致轴承工作承载区偏小, 即承受力的滚子数量较少, 导致轴承寿命降低。

圆锥滚子轴承游隙选择太大还可能出现滚子磨损或撞击保持架, 导致保持架断裂情况发生。轴承初始游隙选择太小会导致轴承发热严重, 并出现轴承抱死、烧毁等情况。

冶金齿轮箱轴承初始游隙应根据轴的过盈配合量及轴承最高旋转速度推算得出。当齿轮箱轴承内圈与轴过盈配合时, 轴承内圈外径会膨胀并吃掉部分初始游隙, 初始游隙减掉过盈配合损失的游隙即为轴承的安装游隙 (MEP) 。一般对于内径尺寸不超过400mm的英制双列圆锥滚子轴承, 安装后的游隙范围应不大于0.5mm。对于内径超过400mm的大尺寸轴承, 安装后的最大游隙范围可放大到0.6mm左右。

冶金齿轮箱轴承初始游隙选择一般不考虑环境温度, 而只考虑轴承内外圈差值温度, 因为环境温度会导致轴热膨胀, 但轴承座环境温度影响也会导致热膨胀。轴承安装后的游隙 (MEP) 减掉轴承内外圈差值温升吃掉的游隙, 得到最终轴承运行游隙 (OPE) 。冶金齿轮箱大圆锥滚子轴承出于安全游隙考虑, 最终运行游隙一般不允许出现负游隙。公制圆柱与调心滚子轴承初始游隙选取方法与圆锥滚子轴承类似但更简单, 通常对于大尺寸、轴承内圈过盈配合、外圈间隙配合、重载应用条件, 轴承初始游隙可采用标准C3游隙范围。

五、轴承安装尺寸

轴承的安装尺寸主要包括轴肩与轴承座挡肩直径尺寸, 轴与轴承座最大倒角半径。对于圆锥滚子轴承, 安装尺寸还包括保持架安全间隙尺寸。轴肩与轴承座挡肩直径尺寸应严格按照轴承要求选取, 适当的尺寸可确保轴承端面有足够的接触面积, 该尺寸太大或太小都会影响轴承使用。齿轮轴与轴承座最大倒角半径应小于轴承自身内外圈倒角半径, 轴与轴承座倒角半径过大会导致轴承无法安装到位, 造成内外圈歪斜, 从而影响轴承正常使用。总之, 在设计冶金齿轮箱时, 应重视轴承的安装尺寸, 不应随意增加或减少规定尺寸。

六、结束语

冶金齿轮箱苛刻的运行环境对配用的轴承提出了更为严格的要求, 采用高性能的轴承, 正确地使用轴承是确保齿轮箱连续可靠工作的前提条件。

摘要：冶金齿轮箱轴承应用技术, 主要包括轴承选型、公差配合、初始游隙、安装尺寸要点, 可供冶金齿轮箱设计人员及设备维护人员参考。

关键词：冶金齿轮箱,轴承选型,公差配合,初始游隙,安装尺寸

齿轮箱轴承打滑损伤及预防措施篇2

齿轮箱技术发展的一个重要方向就是结构紧凑和高可靠性运转, 这就对齿轮箱中的轴承提出更高的要求, 如更大的承载能力, 更高的转速, 更低的摩擦损耗, 甚至特定情况下的应急特性要求。各大轴承厂家进一步提升轴承技术, 如更严格的钢材选择、优化的轴承设计、更好的磨削技术等的综合运用, 使其产品达到新的高度, 其中舍弗勒的x-life系列产品是一个典型的代表。

齿轮箱广泛运用于各个行业, 其运转工况差异性很大, 尤其是某些行业主机的载荷变化差异很大, 例如风电行业和锥式破碎机。国内齿轮箱厂家出于安全性考虑, 选择承载能力更高的大轴承, 这对于重载工况有利;如果齿轮箱面临多种工况, 甚至是低载高速以及润滑不良, 轴承就有打滑损伤的风险[1]。一旦轴承发生打滑, 并损伤到滚道面时, 工作中的齿轮箱就有异常的噪音和显著的温升, 如果不采取有效措施, 轴承运转状态恶化, 摩擦增加, 温度进一步升高, 轴承工作游隙减小甚至出现负游隙, 轴承温度升高更快。工作中的轴承热平衡一旦被破坏, 各种恶性事故将会发生, 如轴承卡住、烧毁;齿轮打齿, 断齿;甚至抱轴、断轴。

齿轮箱中的中、高速级轴承由于其转速高、载荷轻易出现打滑;满装圆柱滚子轴承无保持架, 功率密度高, 不能避免滚子和滚子之间、滚子和套圈之间的直接接触, 打滑不可避免。加之润滑不充分, 则会造成轴承早期失效, 这成为齿轮箱厂家所面临的一个共同难题。

1 打滑分析及失效机理

1.1 打滑分析

1.1.1 打滑

高速、轻载以及设备启动和停机时易出现轴承打滑, 在此以应用于风力发电行业中的齿轮箱和锥式破碎机中的轴承为例分析易于出现打滑的原因以及危害。

风力发电行业用齿轮箱, 目前主流设计方案是一级行星加两级平行轴传动或者两级行星加一级平行轴的传动方案。满装圆柱滚子轴承由于其功率密度高、转速低常应用于第一级行星轮轴承, 第二级行星轮轴承采用带保持架的圆柱滚子轴承, 高速轴采用圆柱滚子轴承和配对圆锥滚子轴承或者圆柱滚子轴承和四点接触球轴承。由于其主机载荷的频繁变化, 轴承内部组件速度、载荷变化频繁, 第一级的满装圆柱滚子轴承和高速轴上的圆柱滚子轴承打滑风险很高, 影响轴承的正常使用, 导致轴承早期失效。而风电行业中设计寿命要求20年, 若轴承非计划的失效将会导致昂贵的吊装维护费用, 更严重将会导致整个风机的倒塌、风场失火、电网波动等后果。

锥式破碎机即破碎机, 是电动机通过传动装置带动偏心套旋转, 动锥在偏心轴套的迫动下绕一固定做旋摆运动, 从而使锥式破碎机的破碎壁时而靠近、时而离开固装在调整套上的轧白壁表面, 使得矿石在破碎腔内不断冲击, 挤压和弯曲作用从而实现矿石的破碎。圆柱滚子轴承会作为上下部的径向轴承使用, 圆锥滚子和推力圆柱滚子轴承作为上下部轴向轴承使用。在运行过程中下部径向和轴向轴承轻载, 即轴承不能满足最小载荷, 易于出现打滑现象, 轴承失效将会导致断轴事故。

1.1.2 滚动体打滑

内圈旋转、外圈静止的轴承在承受满足最小载荷的情况下, 轴顺时针旋转, 滚动体组件从非承载区进入承载区, 经过加速区使得滚动体组件达到正确的动力学速度, 随后滚动体组件从承载区平稳进入减速区, 轴承部件由此周而复始地运动。图1是滚动体组件旋转一周承载区域分布图。

对滚动体运动速度进行检测, 得到图2滚动体打滑运动曲线, 从曲线中能够看到滚动体组件在即将离开承载区时转速最大, 然后转速慢慢变小到滚动体初始速度, 随后滚动体组件经过一个短暂的加速区再次进入承载区, 由此周而复始。

在加速区, 转速变化快, 常发生滚动体打滑, 但是轴承满足了最小载荷要求, 能够形成承载区, 因此常常被忽略。若出现滚动体打滑现象, 个别滚动体速度低于正常动力学速度, 将会摩擦生热。

1.1.3 滚动体组件打滑

内圈旋转、外圈静止的轴承, 所受载荷不能满足最小载荷要求, 轴的转速从零增加到恒定转速。在轴达到恒定转速之后, 对其施加大于最小载荷的外部载荷。对轴、保持架组件的速度进行全过程检测, 得到图3滚动体组件打滑运动曲线。

从试验结果可以看出, 轴承不能满足最小载荷要求, 无法形成承载区, 轴的速度平稳增加, 保持架组件的速度远远低于轴的速度, 系统的噪声很大, 保持架打滑比率很高;当轴的转速达到恒定时, 对其施加大于最小载荷的外部载荷, 保持架组件速度大幅度提高, 系统噪声降低, 保持架打滑比率大幅度降低。

导致滚动体组件打滑的主要原因是缺少载荷, 内圈滚道和滚动体之间的摩擦力不足以支撑纯滚动, 滚动体和保持架的速度低于保持正常动力学运动的速度[2]。滚动体打滑将会导致噪声, 在实际应用中是易于诊断的。通过再润滑能够短暂使得该噪声消失。由于保持架和轴的速度差别很大, 因此可以从开箱的轴承端部看到此现象。

1.2 打滑失效机理

打滑是一种现象, 本身不会造成轴承的损坏, 当润滑不充分 (κ<1) 的情况下, 即润滑油膜不能够防止金属对金属的直接接触时, 打滑会产生滑动摩擦, 这会引起黏着磨损。黏着磨损是金属材料从接触的一个表面向另外一个表面转移。主要的表现形式是灰变、擦伤、热斑。灰变和擦伤是低能转换, 会导致接触表面的应力集中或磨损, 而热斑是高能转换, 会导致微观组织结构变化。

任何一种形式的打滑都不会立即导致轴承失效, 但是会对轴承材料性能、接触几何形状以及应力分布造成影响, 随之微蚀之后发生点蚀, 最终导致轴承早期失效。

2 预防措施

选择合适的轴承使其满足最小载荷要求将会减小打滑风险的发生, 或者通过改善摩擦行为、减少在混合摩擦下的磨损、减缓打滑的损害或者避免发生打滑, 由此有如下预防措施。

2.1 轴承选择和最小载荷要求

2.1.1 轴承选择

齿轮传动包括圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、双曲面齿轮传动、行星齿轮传动。深沟球轴承承受径向载荷和两个方向的轴向载荷, 摩擦小, 高转速, 价格便宜, 常应用于必须对轴进行轴向定位且负载相对小的场合。角接触球轴承的能承受比深沟球轴承更大的轴向载荷, 单列和双列角接触球轴承优先用于蜗杆的定位端轴承, 四点接触球轴承主要作为推力轴承用于高速的圆柱齿轮传动, 轴承的外圈要径向自由。

圆柱滚子轴承高径向承载能力、低摩擦性能、适合的速度范围广、在承受径向载荷的情况下可以承受中等程度的轴向载荷、在外部径向加速度时运转良好、安装拆卸方便常用于所有高性能传动的非定位端轴承。在圆柱齿轮传动中, 甚至在由螺旋齿产生的既有轴向载荷又有径向载荷时, 最常放置在中间轴上[3]。圆柱滚子轴承由于其不同的法兰结构 (NU, NJ, N, NUP, SL, RSL设计) 使得轴承适用于很多的应用场合。而且不同的保持架设计提高了轴承的应用范围。

调心滚子轴承的自调心和高的性价比在齿轮箱中广泛使用。圆锥滚子轴承的承受重的复合载荷性能应用在斜齿圆柱齿轮箱、圆锥及圆锥/圆柱齿轮箱和蜗杆齿轮箱中, 通过不同的接触角可达到改善轴的刚度和优化引导并提高使用寿命。推力调心滚子轴承的轴向承载和自调心能力常应用在驱动机器产生轴向力的场合, 如挤压机和水轮机齿轮箱。这种轴承成功应用在大型重载圆锥和蜗杆传动中的小齿轮轴和蜗杆轴上。

2.1.2 最小载荷要求

为了保证轴承的正常运转, 需要满足最小载荷要求, 舍弗勒公司对轴承最小载荷要求如下:圆柱滚子轴承的最小载荷要求为Frmin=C0r/60;调心滚子轴承的最小载荷要求为P/Cr>0.02;圆锥滚子轴承的最小载荷要求P/Cr>0.02;球轴承的最小载荷要求为P/Cr>0.01;四点接触球轴承要满足最小载荷要求Fa≥1.2Fr。对于四点接触球轴承只承受纯轴向力的时候, 它能够达到很高的转速。推力调心滚子轴承的径向载荷不能超过55%的轴向载荷。最小载荷要求[4]为。

其中:Fr min为最小径向载荷;C0r为基本额定静载荷;P为当量动载;Cr为基本额定动载荷;Fa为轴向载荷;Fr为径向载荷;Famin为最小轴向载荷;C0a为基本额定静载;Ka为确定最小载荷系数;n为最高转速。

2.2 黑色氧化处理

黑色氧化处理[5]是将钢或铸钢浸泡在130~150°C的盐溶液中, 在其表面形成厚度介于0.5~2μm的Fe O和Fe2O3混合氧化物。表面颜色介于深棕色到黑色之间。低温处理后的轴承的内部基体组织没有发生改变, 对安装配合的影响可忽略不计。经处理过的表面更加平滑, 粘附力更小, 磨损更低, 从而防止打滑引起的磨损, 也优化了防锈性能。根据需要可选择滚动体和两套圈, 部分或全部黑色氧化处理。该方案改善轴承在运行中的性能, 能够减小打滑对轴承的损伤, 不能从根本上解决打滑问题。

2.3 碳基涂层

碳化钨/碳涂层[6]是在未被氧化的轴承表面形成SP3金刚石和SP2石墨组成的非结晶SP3+SP2, 颜色是亚光灰黑色。0.5~4μm的涂层厚度不影响轴承的安装尺寸, 与标准轴承可相互替换。碳基涂层显著减少了轴承在混合润滑和边界润滑条件下的摩擦系数, 在外形尺寸不变的情况下, 摩擦力矩降低40%以上, 特别适合大型高打滑风险的工况。表面硬度1 100~1 500HV, 使得耐磨性和抗污染性能都很好, 从而增加了轴承在不良润滑条件下的使用寿命。涂层只需要在滚动体上使用即可达到良好的效果。

2.4 空心滚子轴承

空心滚子轴承即在整个圆周三等分处采用空心滚子, 中间有支撑体, 有一定预紧。其它位置采用实心滚动体, 有一定的间隙。轻载时, 三个空心滚子的过盈量使得整个轴承满足最小载荷要求;重载时, 空心滚子刚度小, 变形不承担载荷, 实心滚子将起承载作用来满足设备承载作用。

舍弗勒对标准NU2332-E-M1-C3轴承和带三个空心滚子的NU2332-E-M1-C3在1 000 r/min转速下进行试验, 施加越来越大的径向载荷, 得到两类轴承的打滑比率如图4所示。横轴为载荷, 纵轴为打滑率。

从试验结果看出, 在低于最小载荷26.4 k N区域, 标准NU2332-E-M1-C3在加载过程中, 随载荷增加, 打滑率从80%降低到2%左右, 当载荷超过最小载荷要求之后, 打滑率将保持在2%左右;卸载时, 随载荷减小, 打滑率又从2%增加到80%。而对带三个空心滚子的NU2332-E-M1-C3轴承, 即使载荷在低于轴承最小载荷要求时, 打滑率依然很低。

2.6 薄壁保持架轴承

对于行星轮轴承, 特殊设计一款保持架来改变保持架的尺寸, 将滚子和滚子分开, 避免滚子与滚子的直接接触, 又不改变保持架的刚度。舍弗勒公司设计了一款特殊保持架是将两片保持架嵌套在一起, 内层保持架提供自保持功能和与滚动体接触功能, 外层保持架提供高的刚性, 同时优化与滚动体运行时接触的表面。该款保持架有很好的自保持功能, 即受限的滚动体径向下垂量使得安装时无需安装套, 即使无内圈, 滚动体仍不会掉落。

2.7 整合式设计

空间限制了行星轮轴承的选择, 整合式设计即采用无外圈轴承, 将行星轮内孔作为轴承的外圈滚道, 这样增加了轴承的可用空间, 可采用带保持架无外圈的轴承, 可减小所需的最小载荷, 又避免了滚子和滚子之间的直接接触, 使设计紧凑又避免了轴承打滑问题。圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承都可以采用该种方案。图5是显示了圆柱/圆锥滚子轴承的整合式设计。

行星轮的内孔作为轴承的外滚道, 对行星轮的几何尺寸和内孔表面都有特殊要求;不同的加工工艺导致退刀槽的不同尺寸要求;对于行星轮的材料、硬化层深度、残余奥氏体含量、钢的纯净度, 微观组织结构等都有要求。当齿轮箱厂家要采用该种设计方案时, 请联系轴承厂家, 寻求他们的帮助来完善设计和加工制造, 使得齿轮箱有更好的性能。

3 结论

打滑包括滚动体打滑和保持架组件打滑, 满足最小载荷可能会出现滚动体打滑, 不满足最小载荷将会出现保持架组件打滑风险。设备运转工况的复杂性和多样性使得轴承在整个生命周期会同时或交替出现两种打滑现象。滚动体打滑只需驱动个别滚动体, 而保持架组件需驱动整个保持架组件达到正常的动力学运转速度, 因此滚动体组件打滑的危害远远大于前者。打滑加之润滑不充分则会导致轴承的早期黏着磨损, 从而影响轴承的正常使用。

合理选择轴承类型和尺寸、减小打滑对轴承的损伤和避免打滑是解决打滑失效问题的主要方向。根据不同轴承类型的特点、适合的工况以及所需要的最小载荷要求选择合适的轴承可以减小打滑的风险。

黑色氧化处理可减缓打滑, 碳基涂层可减小轴承在边界润滑条件下摩擦力, 从而较缓打滑失效风险, 却不能根本解决打滑问题。空心滚子轴承利用不同载荷情况下, 空心或实心滚子的不同尺寸来承载, 避免轴承打滑;薄壁保持架轴承, 将滚子和滚子分开, 避免滚子与滚子的直接接触, 又不改变保持架的刚度;利用带保持架的圆柱滚子、圆锥滚子轴承和调心滚子轴承作为整合式设计, 即行星轮内孔作为轴承的外圈滚道, 可以从根本上解决行星轮轴承打滑的问题。行星轮内孔作为滚道, 对行星轮内孔外形尺寸、热处理、材料都有详细的要求。

针对具体的应用工况和具体的问题可将上述各方案组合使用从而得到最佳的方案来满足设备的正常高效的运转。

摘要：对用于风力发电行业用齿轮箱和锥式破碎机中的轴承进行分析, 指出轴承易打滑原因和危害, 分析滚动体打滑和保持架组件打滑两种打滑类型, 阐述打滑失效机理, 提出合理选择轴承类型以满足最小载荷要求。黑色氧化处理减缓轴承打滑危害, 碳基涂层减少在混合摩擦下的磨损从而减小打滑失效, 新设计空心滚子轴承、薄壁保持架轴承和将行星轮内孔作为轴承滚道的整合式方案来改善轴承受载和接触情况, 避免打滑现象, 满足设备的正常高效的运转。

关键词：齿轮箱,轴承,最小载荷,打滑

参考文献

[1]张成铁, 陈国定, 李建华.高速滚动轴承的动力学分析[J].机械科学与技术1997, 16 (1) :136-139.

[2]Rolling Bearings in Electric Machines and Office Technology Publ.No.WL 01 201 EA FAG Schweinfurt

[3]SKF公司.工业齿轮箱中的滚动轴承[M].SKF公司, 2007.

[4]舍弗勒.滚动轴承HR1样本[M].舍弗勒公司, 2010.

[5]DIN50938 Black oxide treatment of ferrous product, April 2000[S].

齿轮箱轴承篇3

城轨交通车辆齿轮箱轴承多发保持架故障, 主要表现是:保持架端圈断裂、窗梁断裂、轴承滚子乱序、轴承超温等。

齿轮箱轴承多发保持架破损, 主要原因是溅油润滑方式导致轴承保持架运转时阻尼低, 容易受外冲击激发振荡冲击导致保持架疲劳断裂。采用共振解调、转速跟踪主动诊断技术识别保持架故障, 可实现故障的早期预警, 为车辆安全运营提供保障。

二、共振解调、转速跟踪主动诊断技术的应用

1. 共振解调技术的特点

共振解调技术是一种用于检测机械设备故障的信号变换技术, 与其他常规振动检测技术相比, 特别适合监测机械设备的早期故障所发生的冲击信息, 利用共振解调技术处理振动冲击信号可达到剔除常规振动和提取故障冲击的目的。

转速跟踪技术是一种变速机械的转速相位跟踪采样技术, 可实现非周期信息的周期变换, 从而可以沿用FFT技术成功实现故障分析。图1为共振解调与转速跟踪技术的信号变换过程分析, 将传感器输出的机械振动冲击信号, 用带有广义共振机制的振动、冲击、温度复合传感器接收, 其振动和冲击广义共振信息经过电子变换技术, 剔除其他机械振动或干扰, 解调出传感器信号中的机械冲击激发的广义共振信号, 从而实现在车辆强烈的机械振动干扰和电磁干扰中微弱故障信息的提取。在故障信号处理的AD采样过程中, 实时获取车轮转速, 转速相位跟踪采样将模拟信号变换为数字信号, 进而对共振解调波的频谱作FFT分析, 确认故障类别和级别。

共振解调、转速跟踪主动诊断技术的优越性在于可实现保持架宏观破损的预知。为故障早期预警和设备性能评估提供了有效的技术手段。

2. 基于共振解调的外孤谱识别技术

某些保持架初期运行时, 可能有一些失落的铜渣和轴承损伤的失落物进入滚道, 不稳定地短时粘附于外环, 在滚子通过时引起基本频率 (等于外环故障频率) 的冲击, 但因为不是固定的外环故障, 故只有几乎孤立的1阶突出谱线, 称为“外孤谱”。

北京地铁2号线某车利用“外孤谱”识别技术, 在列车上的走行部安装了车载故障诊断系统, 一次当它发出齿轮箱小轴轴承保持架报警时, 经拆解发现小轴外侧圆柱滚子轴承保持架断裂成四块。由此可以证实此种诊断技术的有效性。

三、利用共振解调检测分析保持架破损的内因

1. 保持架有变形的无油轴承检测试验分析

在单个轴承检测机上对保持架变形的无油轴承作检测试验, 发现有明显的外环多阶谱或外孤谱, 时而还有滚单 (滚子端面) 谱, 如图2、3所示。

这是由于保持架变形, 使得滚子在保持架中, 至少有2个 (单向的) 甚至 (严重时发生) 4个 (双向的) 发生轴向窜动。该窜动被外环的档边限位, 造成保持架运转一周有2个 (甚至4个) 滚子相继以不同的力度刮碰冲击外环挡边内侧突出点, 从而形成2个 (甚至4个) 滚子冲击外环的脉冲群。所以, 外环脉冲有均布的2次 (甚至4次) 调幅, 其外环主频谱出现保持架2阶 (甚至4阶) 的边频, 还出现保持架2阶 (甚至4阶) 调制谱。若滚子端面有突出点, 则还出现滚单 (端面) 冲击谱。

2. 保持架破损内因

无油轴承在单个轴承检测机上容易出现上述信息是由于没有油膜掩盖, 外环挡边内侧的微小突出点或滚子端面突出点高度大于油膜厚度而完全暴露, 加之没有阻尼, 故障冲击强, 噪声大。有油 (特别是油脂) 的轴承在单个轴承检测机上不易出现上述信息的原因是外环挡边内侧的微小突出点或滚子端面微小突出点被油膜掩盖, 滚子端面和外环挡边之间存在油膜阻尼, 故冲击微弱, 噪声小。

因此, 无油或溅油润滑轴承因缺乏阻尼或阻尼低, 在随机扰动激励下将引起无油振荡跳跃冲击, 冲击的形式有径向冲击和偏摆式的轴向冲击。造成城轨车辆轴承受到随机扰动甚至冲击的因素有:轨道接缝冲击、蛇行冲击、踏面故障冲击、强烈的波磨冲击等, 而这些冲击都是无法避免的, 经常存在的甚至是周而复始地频繁发生的, 这是轨道交通所用轴承的工作环境与固定机械轴承的工作环境之显著区别。溅油润滑轴承也许可以在固定的或在没有冲击扰动的飞行器、船舰等机械中正常工作, 却不适宜在轨道交通装备上工作。

无油或溅油润滑轴承在静态下由于自重, 保持架与外环挡边接触。当不动的外环原边受到冲击时, 与其接触的保持架将发生跳跃, 如果跳跃幅度试图大于保持架与外环挡边的间隙, 便与对边发生冲击而反弹过来, 在原边和对边之间形成周而复始的弹跳、振荡、冲击。如果跳跃的幅度小于间隙, 则发生跌落到原边的冲击, 冲击频率约减半。如图4所示。

由于保持架弹跳到接触挡边时, 保持架本身旋转的惯性力必然参与对外环的相互作用, 增强冲击的力度, 从而增加了弹跳振荡的能量、强度和持续时间。由于该振荡不可能仅仅是径向的, 而是还存在轴向偏摆, 于是迫使滚子端面碰磨外环挡边的内侧。如果轴承中存在油脂, 则其阻尼作用消耗了能量, 便能使振荡频率下降, 使振荡迅速衰减。

某些城轨车辆走行部齿轮箱轴承使用溅油润滑轴承, 油膜很薄, 阻尼不足, 当齿轮啮合振动传递到轴承内外环时, 轴承内外环的振动容易通过档边与保持架“定位面”传递到保持架, 特别是存在抖动时。在齿轮啮合频率高于保持架共振频率时, 低共振频率的保持架受到 (例如外环) 档边的激励产生的低阻尼振动, 与 (外环) 档边的振动相位相反, 引起相互撞击, 也是造成保持架疲劳断裂的因素之一, 如图5所示。

图示样本的检测跨距约27m。在检测此样本前4m的一次轨缝冲击引起了536号谱线、128Hz的冲击, 在本样本结束前6m的轨缝冲击引起了275谱线、65Hz的冲击;这些冲击不属于任何轴承、踏面、齿轮滚动工作面的故障冲击, 而是轨缝冲击车轮的外因引发的保持架振荡、冲击单边的冲击频谱。

究其原因, 仍然是因为该保持架外定位面与外环挡边之间的间隙太小, 加之使用了“溅油润滑”方式, 使得轴承保持架与外环挡边之间缺油而对它们相对运动的阻尼不足, 更加剧了保持架相对外环挡边的振动强度和产生的相互冲击强度和频度, 从而加速了保持架的破碎。

四、结论

轨道交通车辆轴承受到随机扰动、冲击是不可避免的, 根据上述的机理分析, 只有增加保持架与外环挡边相对运动的阻尼, 才有可能防止保持架与外环相互撞击而造成保持架疲劳断裂。所以, 城轨车辆走行部的轴承宜使用油脂润滑, 而不宜使用溅油润滑。

摘要：介绍了利用共振解调、转速跟踪主动诊断技术识别轴承保持架故障的优越性。通过对保持架破损的机理分析, 找出其疲劳断裂的原因, 并提出了治理建议。

关键词：保持架,故障,共振解调,转速跟踪

参考文献

[1]唐德尧.广义共振、共振解调故障诊断与安全工程—铁路篇[M].北京:中国铁道出版社, 2006.

齿轮箱轴承篇4

关键词：风力发电机组,齿轮箱,轴承,声发射信号

由于能源危机和环境污染问题日益严重,风能作为无污染可在再生能源已受到世界各国的高度的重视。随着风电装机容量的不断增加,齿轮箱故障发生率也不断升高,严重影响了风电的利用率。滚动轴承是风力齿轮箱中故障率较高的部件,轴承故障严重时会导致重大的事故[1]。振动法在风力发电机组齿轮箱轴承监测与故障诊断中被广泛应用,但在轴承故障初期振动信号微弱,易受环境中的低频噪声影响,较难准确检测出故障。滚动轴承在故障形成初期及发展阶段都会产生声发射信号[2,3],声发射信号比振动信号能更有效的反应轴承早期疲劳故障及其发展过程[2,3]。所以本文对轴承声发射信号进行检测,从而达到更好的对风力齿轮箱轴承的早期故障进行诊断与预警的目的。

1 系统的总体设计

系统的总体结构框图如图1所示,系统由声发射传感器组、数据处理电路部分和GPRS通讯三部分组成。

2 系统的硬件实现

2.1 声发射传感器电路

本设计采用PXR50型声发射传感器,其价格低廉且灵敏度较高因而被广泛使用。传感器采用日本富士的PZT敏感元件,性能稳定可靠。谐振频率500KHz;灵敏度大于60d B;外径18mm,长17mm;三线制接口:红(电源),白(信号),屏蔽层(地);工作电压:5~10V DC。声发射传感器信号放大电路如图2所示。

2.2 数据处理电路部分

数据处理电路采用意法半导体公司STM系列单片机中的STM32F103单片机作为系统的控制核心,其内核为ARM公司推出的高性能Cortex-M3内核。它具有2个12位AD转换器,最高工作频率可达72MHz。

2.3 GPRS通讯部分

由于系统处于环境恶劣的野外,无法实现以太网接入及串行通讯,而故障情况及检测实时数据又需要及时传出,故采用GPRS通讯方式。本设计选用MC55模块为GPRS通讯模块,该模块支持GRPS Class10/Class B,具有语音和数据传输功能。

3 实验测试

本系统在齿轮箱轴承故障模拟平台上进行实验测试,该齿轮箱轴承故障模拟平台的电动机采用YCT112—4B电磁调速电动机,额定转速:1250~125 r/min,额定转矩:19.2N/m,;齿轮箱型号ZD10-70,减速比:48.57;加载设备采用FZ50-J型机座式磁粉制动器,额定转矩:50 N.m,最大激励磁电流:1.24A[4]。将2个声发射传感器安置在DZ10齿轮箱轴承高速端轴承密封圈处,高速端轴承型号为6207-2RS,其外环用电火花机人工制作点蚀损伤。计算机端数据管理系统采用VB语言编写。轴承声发射数据管理系统界面如图3所示。

4 结论

本系统应用声发射和GPRS通讯技术,研制了风力发电机组齿轮箱轴承声发射信号远程监测系统,对风力齿轮箱轴承的早期故障进行监测,并在齿轮箱轴承故障模拟平台实验调试运行,同时采用VB语言开发的远端数据管理软件上对轴承声发射数据进行了处理与故障分析,本系统实验运行过程达到了预期的效果。

参考文献

[1]Ribrant J,Bertling L.Survey of Failures in Wind Power Systems With Focus on Swedish Winds Power Plants During 1997-2005[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2007,22(1):1-8.

[2]Huang J,Lee H R,Ahn J H.Detection of Bearing/rail Defects for Linear Motion Stage Using Acoustic Emission[J].Precision Engineering and Manufacturing,2013,14(11):2043-2046.

[3]Elforjani M,Mba D.Monitoring the Onset and Propagation of Natural Degradation Process in A Slow Speed Rolling Element Bearing With Acoustic Emission[J].Journal of Vibration and Acoustics,2008,130(4):1257-1261.

精轧机齿轮基座轴承故障诊断篇5

关键词：轧机,滚动轴承,齿轮基座,故障诊断

邯钢CSP精轧机齿轮机座位于主减速机与齿形传动轴之间, 它的主要功能是将主减速机传递来的动力分配给上下齿形传动轴, 其内部通过人字齿轮进行传动。由于轧机齿轮基座的特殊性 (低速、重载、变速、变载) , 使得及时发现齿轮基座轴承故障显得异常困难。 (1) 利用振动幅值根本无法发现轴承故障。因为轧机齿轮基座轴承转速较低 (最低转速每分钟只有十几转) , 振动值较小, 再加上齿轮基座有较厚的壳体, 使得传递到机壳上的振动能量非常小, 即使轴承已损坏非常严重, 振动值还是很小。 (2) 利用监测轴承温度也不易发现轴承故障。这是因为轧机齿轮基座轴承润滑采用的是集中稀油润滑, 当轴承损坏时由于稀油不仅润滑了轴承还带走了轴承损坏而产生的热量, 所以利用国际通用的温度监测方法也不适用 (经验表明, 2009年10月该厂F1精轧机齿轮机座轴承损坏时轴承温度只有48℃, 而轴承温度超过70℃才进入报警状态) 。以上问题说明必须针对低速重载下工作的轴承采用一种新的故障诊断方案。

一、方案制定

针对轧机齿轮基座的特殊性, 制定以下监测方案: (1) 用位移传感器代替传统的加速度传感器。一般对轴承的故障信号采集, 采用的都是加速度传感器, 但是轧机齿轮基座的转速太低, 振动值很小, 用加速度传感器根本采集不到振动信号。另外, 位移传感器相对于加速度传感器, 灵敏度要高很多。故决定用位移传感器代替加速度传感器进行数据采集。 (2) 在轧机齿轮基座负载的情况下进行振动数据采集。因为有负载时, 轴承所受的冲击更大, 故障频率更高, 信号更明显。 (3) 数据成功采集后, 要立即取得轧机负载下的工作转速, 并通过计算获得轧机齿轮基座转速。 (4) 把采集的振动数据输入到诊断软件中, 利用诊断软件中的速度频谱进行故障分析。

二、故障诊断分析

1. 测点布置

轧机齿轮基座传动示意图如图1所示。在轧机齿轮基座四个轴承座处布置测点, 分别在测点的垂直、水平和轴向三个方向采集振动信号。

2. 故障诊断

2010年1月, 对轧机齿轮基座进行例行检查时发现上轴入口轴承处有异响, 该轴承已服役11年, 型号为TOR240/600YMB, 滚动体数目为29个, 轴承各部件的故障频率:保持架故障频率FTF=0.453Hz, 滚动体故障频率BSF=5.209Hz, 外环故障频率BPFO=13.143Hz, 内环故障频率BPFI=15.857Hz。2010年1月28日, 对该轴承座水平、垂直、轴向三个方向进行振动数据采集。当时轧机齿轮基座转速为22r/min, 转动频率为0.37Hz。轴承水平、垂直、轴向三个方向振动频谱如图2、图3、图4所示。

由图可知, 轴承外圈故障频率的6倍频 (35.16Hz) 、12倍频 (70.28Hz) 幅值突出, 故认为该轴承内圈存在点蚀、剥落或裂纹等缺陷, 建议揭盖检查。

三、检查结果

2010年3月5日, 按照预定的检修计划开始实施该齿轮机座上轴轴承更换。旧的轴承解体后, 可见轴承内圈确实存在非常严重的点蚀现象。按照轴承故障发展的四个阶段来说, 当轴承出现肉眼可见的缺陷时, 是更换轴承的最佳时期。更换轴承后运行正常。

参考文献

[1]盛兆顺, 尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].北京:化学工业出版社, 2003.

冶金机械轴承和齿轮失效分析篇6

1 冶金机械轴承的失效分析

1.1 冶金机械轴承容易失效的设备

斗式提升机、螺旋输送机、倾角皮带输送机、球磨机、旋转窑、皮带输送机等通用设备。

1.2 冶金机械轴承失效的表现和原因

(1) 轴承松动, 轴承松动是冶金机械中轴承失效最常见的一种失效形式。此种失效的表现形式为轴承内径与轴, 轴承外径与轴承座之间打滑松动, 有的抱死, 引起此种失效的原因为机械制造过程中轴承与配合件间隙过小或过大, 机械加工时表面粗糙度不符合要求。

(2) 裂纹缺陷, 表现为轴承内外圈有裂纹。引起此缺陷的主要原因:冶金机械常常超负荷连续运转, 主机的冲击载荷过大, 轴与轴承的配合量过大, 安装时精度不够, 没有按照标准正确安装。

(3) 内外圈金属滚道固体脱落, 脱落后呈明显凸凹状。引起此种轴承失效的原因:轴承滚动体和内外圈滚道面上, 均承受周期性脉动载荷作用, 从而产生周期变化的接触应力, 当应力循环次数达到一定数值后, 在滚动体和内外圈滚道面上产生疲劳剥离。冶金机械很多是在超负荷运转, 因而轴承承受的负荷超过极限, 会使这种疲劳加剧载荷加大。轴承安装时同心度没有达到标准, 轴超负荷引起弯曲, 也会产生滚道剥离现象。冶金机械工作环境很差, 经常是在粉尘颗粒较大及酸碱条件下工作, 造成轴承密封破坏, 颗粒物质进入轴承内部也引起内外圈表面脱落。

(4) 轴承发热变形。表现为轴承发热变色, 进而变形不能旋转。引起此种失效的原因为一般冶金机械工作条件恶劣而造成润滑失效, 或者润滑油质量不符合要求及长期使用不更换而变质。另外轴承装配过紧, 游隙过小, 负荷过大, 辊子偏斜。也引起轴承烧伤。

(5) 保持架变形或断裂。表现为铆钉松动, 断裂, 保持架变形, 滚动体破碎, 引起此种失效的原因有负荷超载, 润滑不足, 机械振动过大, 轴承在倾斜状态下安装, 异物进入轴承内部等。

(6) 生锈和腐蚀。轴承局部或全部生锈, 轴承密封不好, 润滑不良。冶金机械设备中, 引起轴承这种失效的事例很多, 原因大多与设备的工作环境恶劣有关, 工作条件不好而造成轴承密封不好, 轴承不能有效润滑。

1.3 防止轴承失效的方法

现代冶金机械中一般都采用滚动轴承, , 如果正确使用轴承, 可以使用至达到疲劳寿命。从而设备达到使用年限。

冶金机械设计时应考虑冶金机械的特点, 负荷很大, 工作条件极差, 在粉尘酸碱条件下工作等。

冶金机械制作时应严格按照设计要求、按图纸制造, 不能降低制造标准, 特别是机械加工精度, 热处理必须保证要求, 设备安装由专业人员进行。

冶金机械安装应按照标准安装, 不能因为冶金机械大型设备较多而降低标准。

冶金企业应严格对冶金机械设备进行管理, 建立严格的点检润滑制度, 对冶金机械设备进行日常的自主维护保养。

2 冶金机械齿轮失效分析

2.1 冶金机械轴承容易失效的设备

(1) 球磨机; (2) 旋转窑; (3) 各种减速装置等。

2.2 冶金机械齿轮失效的表现和原因

(1) 正常磨损:这种磨损是由于齿面上的金属表面相互之间以一定的速率缓慢的摩擦损耗。这种磨损是在齿轮的设计计算时, 设计者按照设备使用寿命考虑的。齿轮的正常磨损不影响设备的正常使用, 但是其磨损量不允许超过维修标准。正常磨损的齿轮应定期修理和更换。

在冶金机械中, 齿轮的工作条件很差, 润滑往往达不到要求, 齿轮大多达不到设计寿命。

(2) 破坏性磨损:它是齿面的硬损伤、齿廓形状发生及其严重的变形, 齿轮间传动的平稳性受到严重的破坏, 齿轮的使用寿命明显降低。

冶金机械中齿轮这种失效很多, 其中球磨机的传动是明显的例证, 大多引起的原因是齿轮承受很大的冲击载荷, 齿轮润滑遭到破坏, 齿轮表面金属直接接触。

(3) 干涉磨损:如果在设备安装的时候, 齿轮的安装位置不当或齿轮间隙过小, 齿轮运转时齿轮不是正常啮合, 当轮齿不合理的接触时, 其大部分的应力都集中在小齿轮上, 当随着设备的长时间运行, 对齿轮的破坏逐渐加重, 严重时主动轮整个轮齿被磨损掉, 而相配齿轮的齿顶严重地变形, 引起齿轮啮合的完全破坏。引起这种磨损的原因为冶金设备一般都是大型设备如球磨机、回转窑等, 设计制作精度很低, 安装时受工作现场局限, 齿轮间隙往往过小, 因而冶金机械齿轮往往发生干涉磨损。

(4) 表面疲劳-齿面点蚀。表现:轮齿在工作时, 齿轮之间的接触为高副接触, 轮齿表面会受到很大的接触应力。当出现齿面接触应力比允许应力大时, 同时, 齿面表层又处在多级载荷作用下, 这使得齿面很容易出现裂纹, 这些裂纹通常开始于轮齿节线附近, 当接触应力对齿面继续发生作用, 轮齿表面逐渐出现表层金属的片状剥落, 最终引起齿廓的破坏。

冶金机械中这种失效很多, 多数原因是安装精度不够, 润滑不良而引起的。

(5) 表面疲劳-疲劳剥损:对于机械设备而言, 疲劳剥损是一种潜在的疲劳破坏, 其特征是沿齿顶或顶棱从齿面上脱落下的颗粒或屑片较大。常见于硬齿面或表面淬火的齿轮, 起源于齿面下的缺陷, 或由于热处理造成过高的内应力。

在冶金机械中引起这种齿轮失效往往有设计方面的原因, 设计人员对冶金机械的工作状态不是十分了解, 设计参数不符合实际, 针对性不够强, 缺乏与实际相符的的研究和实验。有些齿轮的在设计时材质选择不当, 性能不好。

齿轮制造工艺也对疲劳剥损产生影响, 这种影响主要体现在加工精度和材料的热处理方面。

(6) 胶合。胶合失效是齿轮啮合区在齿轮旋转时温度升高, 在重载作用下轮齿接触面的油膜被挤破, 使两轮齿的金属面直接接触并粘结在一起, 引起齿轮接触面部分沿滑动方向产生沟痕。

冶金机械齿轮引起胶合失效的原因为齿轮传动为开式, 工作时超负荷, 粉尘及颗粒物进入齿轮啮合表面, 润滑油使用不当。

3 解决冶金机械齿轮失效问题的探讨

3.1 设计方面

冶金机械设计时应充分考虑冶金机械的特点, 冶金机械工作载荷大, 工作环境差, 设备润滑条件差, 有些设备是在酸碱腐蚀状态下工作。设计计算时载荷和安全系数应加大, 齿轮设计时应充分考虑失效原因, 采用正确合适的材质。

3.2 制造方面

齿轮制造时要保证齿轮的设计要求, 不能降低加工精度, 热处理严格按照标准进行。

3.3 安装方面

齿轮安装时必须保证安装精度, 齿轮啮合间隙必须合适。

3.4 设备维护方面

冶金机械设备维护要加强, 齿轮润滑严格按规程进行。

冶金设备正常运行是冶金企业正常生产的保证, 要保证设备正常运行, 必须解决设备失效问题。轴承失效和齿轮失效是冶金设备最常见的两种失效形式, 正确分析这两种失效问题能够解决冶金设备失效问题, 保证设备正常运行。

参考文献

齿轮减速器滑动轴承的刮削工艺篇7

关键词：齿轮减速器,滑动轴承,刮削工艺

1轴瓦安装及检测瓦背与瓦座的接触面积

首先将机体瓦座与轴瓦瓦背的贴合面擦干净, 并在机体瓦座弧中涂上显示剂, 然后把两下瓦安装在瓦座中, 使两者相对往复转动一定的角度, 最后吊出下瓦, 检测瓦背与瓦座的接触情况, 如果接触面积达到70%以上, 就说明两者配合良好, 如果接触面积小于70%, 在减速器运转时, 下瓦就会极容易产生角偏移, 因而必须将瓦背进行刮削, 使其接触面积达到70%以上。

2 刮削轴瓦

轴瓦的刮削一般可以分为粗刮、细刮和精刮, 在细刮阶段宜采用小前角刮刀, 在精刮阶段最好使用负前角刮刀刮削。

在刮削轴瓦时, 不仅要使接触点、接触角符合技术要求, 而且还要使顶、侧间隙达到允许的数值。

2.1 下瓦的粗、细刮削

首先把两下瓦安装在机体的瓦座中, 并使下瓦在横向上保持基本水平, 然后将齿轮轴放在两下瓦中, 并沿着其正常运转方向转动2-3圈, 然后测量齿轮轴的水平度, 最后将齿轮轴吊走, 这时, 应根据轴颈与两瓦的接触情况以及两瓦的相对标高, 可以开始对两瓦同时进行粗刮。粗刮时, 应首先考虑齿轮轴的水平度, 粗刮的头几遍, 刀法应当重, 刀的运动距离为30-40mm。在粗刮过程中, 应将基础弧面全部刮去, 没有接触到的则不允许刮削。当两瓦的接触湖面达到50%左右, 齿轮轴的水平度在0.25mm/1000mm之内为止, 至此, 就完成了下瓦的粗、细刮削工作, 但不要急于精刮, 因为在精刮上瓦时, 下瓦的接触斑点会增大, 这样就需要在精刮上瓦的同时修刮下瓦的大块斑点。

2.2 上、下轴瓦的精刮削

上、下瓦经过了粗、细刮削后, 已经在接触角内有了接触斑点, 但接触斑点较大, 尚需要进一步进行精刮, 这时应按照下面第三部分介绍的测量轴瓦的顶隙的方法, 计算出轴瓦结合面的加垫厚度, 拧紧螺栓, 使齿轮轴按其正常运转方向转动1-2圈后, 拆掉上瓦, 吊走齿轮轴, 最后进行破大点的精刮工作, 直至接触面上的接触点在每25mm×25mm面积内不少于4-5个点为止。

2.3 刮侧间隙

待精刮完成后, 应把120°接触角以外的部分刮掉, 但两端应留出一部分, 以避免油从轴瓦的两侧流出, 从而保证轴瓦的液体润滑, 刮削侧间隙时, 在瓦的接触部分和不接触部分之间不允许有明显的界限, 应使其圆滑过渡。

2.4 刮存油点

当上述工作完成后, 宜在轴瓦的接触弧面上刮存油点, 存油点的作用是存储润滑油并积存脏物, 以保证轴瓦的良好润滑条件, 存油点可刮成圆形或扁状, 其深度一般为0.3-0.5mm, 面积为15-30mm2, 其面积不应超过接触弧面的1/5, 刮削存油点时, 应使它与瓦面圆滑过渡。

3 测量轴瓦间隙

轴瓦的间隙分为径向间隙和轴向间隙, 其中, 径向间隙又分顶间隙和侧间隙, 顶间隙应为轴与轴瓦设计配合公差的下差, 侧间隙应为顶间隙的80%-100%, 轴向间隙应为1-3mm。

3.1 顶间隙的测量

在轴瓦精刮前, 应测量一次轴瓦的顶间隙, 在轴瓦刮削完毕后, 为最终确定轴瓦结合面垫片的厚度, 必须在对其测量一遍, 一般常用压铅法测量轴瓦的顶间隙, 测量及计算过程如下图:

⑴拆掉上瓦。

⑵用直径为1.5-2倍间隙值, 长度为20-50mm的软铅丝或软铅条分别放在轴颈上和轴瓦的结合面上。

⑶合上上瓦, 打上定位销, 均匀地拧紧螺栓, 用塞尺检查轴瓦结合面, 应使其间隙值基本相等。

⑷拆上瓦, 用千分尺测量被压扁的软铅丝的厚度。