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淺談?dòng)绊懤@絲機(jī)車頭主軸軸承壽命的原因及預(yù)防改進(jìn)

2011-01-24

作者：賈廣林，謝朝軍，楊少林，徐宏杰
（西北機(jī)器廠）

　　摘　要：對(duì)影響繞絲機(jī)車頭主軸軸承壽命的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，根據(jù)起產(chǎn)生故障的原因提出新的改進(jìn)方案，并通過試驗(yàn)使之符合要求。
　　關(guān)鍵詞：軸承壽命；故障分析；改進(jìn)措施
　　1　引言
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，滾動(dòng)軸承作為標(biāo)準(zhǔn)的精密零件已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及國防科技事業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。如果軸承在使用過程中發(fā)生損壞等意外情況時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)設(shè)備停轉(zhuǎn)、功能受損等嚴(yán)重情況。本文以我廠生產(chǎn)的J62005-2/ZF型繞絲機(jī)為例，對(duì)影響其主軸軸承壽命的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析并提出合理的改進(jìn)措施。
　　我先簡單的介紹一下繞絲機(jī)車頭主軸結(jié)構(gòu)及工作條件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，三個(gè)軸承支撐著主軸，工作條件為輕負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速為30000rpm。芯線由14#主軸中心孔穿過，作勻速直線運(yùn)動(dòng)，裝在13#密封套的鎢絲通過高速旋轉(zhuǎn)拋出來，均勻的纏繞在芯線上，形成均勻的螺距。6#軸承7000C為2件，P4級(jí)，9#軸承B7001C，P4級(jí)，且嚴(yán)禁油從右端滲出。一般情況下，主軸軸承使用三個(gè)月左右就會(huì)失效，Z好的也不超過半年。軸承失效形式為，軸承轉(zhuǎn)動(dòng)起來不靈活，有死點(diǎn)，且工作起來噪音大，繞的燈絲螺距不均勻，解剖后軸承內(nèi)環(huán)滾道及軸承外環(huán)與主軸筒配合處內(nèi)環(huán)與軸外徑配合處均有不同程度的輕微的咬傷痕跡。現(xiàn)根據(jù)其失效形式進(jìn)行如下分析及改進(jìn)。

　　2　影響因素及預(yù)防改進(jìn)措施
　　2.1軸承本身內(nèi)在因素的影響
　　一般情況下，由于此原因而造成軸承損壞的可能性極小，這主要取決于軸承制造時(shí)的本身質(zhì)量精度。

　　預(yù)防改進(jìn)：借助本廠檢測部門，對(duì)此機(jī)構(gòu)上每個(gè)軸承進(jìn)行仔細(xì)檢測，并按公差進(jìn)行分類，每0.0015mm范圍為一組分類，以備裝配時(shí)選配，凡未達(dá)到軸承本身精度要求的一律不得使用。

　　2.2 外在因素的影響

　　2.2.1軸承內(nèi)外圈公差配合設(shè)計(jì)精度對(duì)軸承壽命的影響
　　一般軸承的內(nèi)徑及外徑尺寸公差是按國家標(biāo)準(zhǔn)公差制造的，其內(nèi)圈與軸、外圈與座孔的配合松緊程度是根據(jù)國標(biāo)選擇配合的。此機(jī)構(gòu)中，軸選用js6，座孔選用H6，但由于此設(shè)備中主軸的特殊工作情況，當(dāng)主軸以30000rpm高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，由于熱脹冷縮，使軸承內(nèi)外圈膨脹，當(dāng)外圈膨脹時(shí)，而座孔公差又小，故會(huì)損壞軸承，內(nèi)圈膨脹時(shí)，會(huì)與主軸外徑之間產(chǎn)生微小間隙，使軸承內(nèi)徑與軸之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而損壞軸承內(nèi)徑或主軸外徑。而當(dāng)座孔公差選用太大時(shí)，即座孔與軸承外徑有間隙，由于其工作方式為懸臂，故容易損壞座孔與軸承外徑。所以根據(jù)圖示，軸承外徑與座孔的配合選用小間隙，軸承內(nèi)徑與軸的配合選用過渡配合中的小間隙，保證裝配時(shí)有0.002mm的間隙。
　　改進(jìn)：通過大量試驗(yàn)，軸選用js4，孔選用H4，并且裝配時(shí)根據(jù)軸承公差選配安裝。這雖然增加了加工難度，但確大大提高軸承壽命，延長設(shè)備的使用壽命。

　　2.2.2 零件加工精度的影響

　　這主要是人為因素及機(jī)床精度的影響，在以前生產(chǎn)的繞絲機(jī)設(shè)備中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品廢品率較高或整機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，經(jīng)反復(fù)檢測，此結(jié)構(gòu)中有近5%是由于零件不合格超差原因而造成的。

　　改進(jìn)：加工此設(shè)備零件時(shí)，采用高精度機(jī)床專用工裝，高級(jí)工專人加工，經(jīng)檢驗(yàn)員仔細(xì)檢驗(yàn)，凡超差零件一律不得裝入設(shè)備。

　　2.2.3 安裝精度的影響

　　因?yàn)榇嗽O(shè)備為精密設(shè)備，而部分工人安裝時(shí)常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：

　　a.零件及軸承清洗不干凈；

　　b.安裝軸承時(shí)，不采用專用工具，而用榔頭或金屬物錘擊；

　　c.安裝#5、#7、#10軸承時(shí)（見圖2），不注意安裝方向，致使油路不通；

　　d.安裝時(shí)，軸承間隙調(diào)整不當(dāng)。

　　改進(jìn)：
　　① 安裝此部件時(shí)，工作場所必須清潔，嚴(yán)格防塵，在整個(gè)裝配過程中應(yīng)仔細(xì)清洗全部零件，然后用壓縮空氣吹干，裝配前滴入少量6#機(jī)床主軸油，對(duì)高精度主軸及軸承應(yīng)注意保護(hù)，輕取輕放；

　　②裝#6、#9軸承時(shí)，應(yīng)兩只為一組，兩只的內(nèi)外徑應(yīng)挑選一致，允差0.002mm以內(nèi)，裝時(shí)用手緊推入即可，嚴(yán)禁用榔頭或金屬物錘擊裝入；

　　③裝配時(shí)注意#5、#7、#10三個(gè)隔套的方向，必須保證油路暢通；

　　④裝配后應(yīng)檢測主軸的軸向竄動(dòng)在0.004mm以內(nèi)，用0.5kgf推軸時(shí)，軸向間隙應(yīng)在0.006~0.01范圍內(nèi)；

　　⑤壓簧裝配前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格挑選，每5件為一組，5件的受力和形變應(yīng)接近，裝入后應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；

　　⑥此部件裝配完后應(yīng)做動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，動(dòng)平衡轉(zhuǎn)速為3000rpm，動(dòng)平衡偏心距允差0.318um；

　　⑦此部件裝完后，采用工裝，（如圖3所示），應(yīng)進(jìn)行空載試車，先分別在5000rpm、10000rpm、15000rpm、20000rpm、25000rpm、30000rpm這幾種速度由低至高逐步升速試車，每種轉(zhuǎn)速試車2小時(shí)，每半小時(shí)潤滑一次，且在整個(gè)過程中應(yīng)檢測軸承的溫升，若溫升超過18℃，應(yīng)立即停車檢修；

　　2.2.4潤滑不良對(duì)軸承壽命的影響

　　本主軸采用滴油潤滑，如果使用的潤滑劑粘度較大，則不能正常滲入軸承，或者潤滑油路不通，這些均會(huì)引起軸承壽命縮短

　　改進(jìn)：
　　①應(yīng)檢測潤滑油路是否暢通；

　　②采用運(yùn)動(dòng)粘度為6.2~7.5mm²/s的N7機(jī)床主軸油潤滑。

　　3　結(jié)束語
　　對(duì)于軸承這種精度要求很高的特殊零件，在使用和安裝時(shí)我們應(yīng)該嚴(yán)格規(guī)范化，只要注意以上幾個(gè)問題，就會(huì)避免不必要的損失。通過我廠多年來對(duì)電光源設(shè)備的研究及與用戶的調(diào)研和溝通，在經(jīng)過大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上逐步改進(jìn)后，我廠現(xiàn)生產(chǎn)的該型號(hào)繞絲機(jī)已日趨完善，并已形成大批量銷售，給我廠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。為電光源行業(yè)的用戶提供了可靠穩(wěn)定的設(shè)備，受到用戶的好評(píng)。

　　參考文獻(xiàn)
　　[1]《中國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編》,中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.
　　[2]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》,成大先主編,化學(xué)工業(yè)出版社.
　　[3]《滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊》,劉澤九主編,機(jī)械工業(yè)出版社.

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