張成芝,賈秋生,王朝光

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司質(zhì)量管理部，黑龍江哈爾濱150036;2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司技術(shù)中心，黑龍江哈爾濱150036）

1 前言

新結(jié)構(gòu)工程塑料保持架系列托輥軸承是用于替代以往鋼板沖壓保持架和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工程塑料保持架的深溝球軸承，應(yīng)用于煤礦帶式輸送機(jī)和農(nóng)業(yè)帶式輸送機(jī)中。為滿足拌有煤泥水和其他有害氣體的惡劣工作環(huán)境，避免灰塵、煤渣等雜質(zhì)異物進(jìn)入軸承工作的滾道中，造成軸承早期疲勞剝落，喪失軸承工作性能，在保持架的材料選取和保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計上進(jìn)行了改進(jìn)。保持架的材質(zhì)采用了性能優(yōu)良的工程塑料（PA 66-GF25），當(dāng)有固體小顆粒雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)時，軸承在運動過程中可以將其固體小顆粒嵌埋在塑料保持架內(nèi)，減輕軸承磨損。同時，改變了普通深溝球軸承工程塑料保持架的傳統(tǒng)設(shè)計理念，在保持架的端面增加了葉片，當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)時葉片相當(dāng)于風(fēng)扇片，起到了吹走塵埃及降低溫升作用。托輥軸承系列產(chǎn)品新結(jié)構(gòu)工程塑料保持架的研制與應(yīng)用，滿足了對旋轉(zhuǎn)阻力和防卡壽命的要求。

2 塑料保持器性能介紹

塑料材料成分為玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺66（PA 66-GF25），并添加抗老化劑。它具有很高的強(qiáng)度和彈性、抗化學(xué)腐蝕、抗老化和尺寸穩(wěn)定性好的特點，且具有較高的韌性、剛性，耐蠕變、耐疲勞、耐磨損，自潤滑性能優(yōu)良，具有嵌埋固體異物的能力。國外許多先進(jìn)的軸承公司已把塑料保持架作為標(biāo)準(zhǔn)的軸承結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已有三十余年的應(yīng)用歷史。塑料用作滾動軸承保持架性能與特點：

（1）摩擦系數(shù)小，溫升低。與金屬保持架相比較，塑料比金屬的摩擦系數(shù)小、摩擦扭矩?。s低20%），并且接觸表面光潔度較高，從而使軸熱降低，使?jié)櫥瑒勖拜S承壽命延長0.5～1倍。

（2）彈性、韌性高。在軸承運轉(zhuǎn)不利的條件下，可承受較大的撓度，減少軸承內(nèi)部應(yīng)力。即使受到猛烈沖擊產(chǎn)生裂紋時，仍能正常工作一段時間。而金屬保持架受到類似沖擊時，往往因保持架變形斷裂造成一些滾動體卡死，導(dǎo)致軸承瞬間損壞。

（3）能夠提高軸承的承載能力及使用壽命。塑料保持架能加工出有利于軸承工作的復(fù)雜形狀，最大限度滿足設(shè)計要求，潤滑狀況得以改善。在空間一定的情況下能容納下數(shù)量更多、直徑更大的滾動體，從而提高軸承的承載能力30～50%。計算壽命可延長1～2倍。

（4）自潤滑性能好。當(dāng)軸承失去潤滑時，溫度急劇上升，如果裝有金屬保持架會因高溫變形卡死滾動體，造成軸承抱死。而塑料保持架在高溫下導(dǎo)致保持器溶化，溶化的保持架可起到潤滑作用，軸承不會很快抱死，在一定時間內(nèi)能持續(xù)工作。

（5）振動、噪音小，極限轉(zhuǎn)速高。由于塑料密度小，為金屬的1/6～1/7，故大大降低了軸承在高速旋轉(zhuǎn)過程中作用于保持架上的離心力，降低了軸承的振動、噪音，并提高了極限轉(zhuǎn)速。

（6）具有嵌埋固體異物的能力。當(dāng)有固體小顆粒雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)時，軸承在運動過程中可以將其嵌埋在塑料保持架內(nèi)，可減輕軸承磨損，因此裝有塑料保持架的軸承能在粉塵大的條件下工作，如礦山用的托輥、運輸車輛等環(huán)境。

塑料保持架可在-40～120℃溫度下長期連續(xù)穩(wěn)定工作，在150℃時工作不應(yīng)超過4h，短時溫度峰值可達(dá)180℃。

3 保持架的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)

托輥軸承是深溝球軸承，它是由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。保持架是將軸承中一組滾動體均勻地相互隔開，改善軸承內(nèi)部負(fù)荷分配，引導(dǎo)滾動體運動，促進(jìn)軸承平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。保持架是軸承中承受各種復(fù)雜應(yīng)力動態(tài)摩擦磨損零件，其材質(zhì)與結(jié)構(gòu)合理與否影響軸承的性能。鋼板沖壓普通浪形托輥軸承保持架是兩片鋼板經(jīng)沖壓后由鉚釘鉚合的普通浪形保持架，見圖1；傳統(tǒng)工程塑料托輥軸承保持架是傳統(tǒng)的工程塑料保持架，見圖2；新結(jié)構(gòu)托輥軸承塑料保持架是在保持架的端面增加了與滾動體數(shù)量相同的葉片，見圖3。經(jīng)長期的實踐證明，鋼板沖壓普通浪形保持架軸承裝入托輥在惡劣的工作條件下金屬保持架受到嚴(yán)重沖擊時，會產(chǎn)生永久變形甚至斷裂，軸承出現(xiàn)抱死現(xiàn)象，使用壽命很難達(dá)到要求，其實際使用壽命僅是傳統(tǒng)工程塑料保持架軸承的五分之二。傳統(tǒng)工程塑料保持架軸承是較為理想的輸送機(jī)托輥軸承。塑料保持架在受外力暫時變形后，則可靠彈性恢復(fù)原狀，因此塑料保持架更不容易損壞。塑料保持架結(jié)構(gòu)形狀為冠形，如圖2、圖3示，保持架兜孔設(shè)計有鎖量，利用塑料的彈性可鎖住滾動體，也便于拆卸塑料保持架。

圖1 鋼板沖壓普通浪形保持架

圖2 傳統(tǒng)工程塑料保持架

圖3 新結(jié)構(gòu)托輥軸承塑料保持架

為進(jìn)一步提高托輥軸承的壽命，因此誕生了新結(jié)構(gòu)托輥軸承塑料保持架，它是在傳統(tǒng)塑料保持架的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)：在保持架的端面增加了與滾動體數(shù)量相同的葉片，當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)時葉片相當(dāng)于風(fēng)扇片，起到了吹走塵埃及降低溫升提高軸承壽命的作用。

新結(jié)構(gòu)托輥軸承塑料保持架除葉片外的其余整體尺寸基本與傳統(tǒng)塑料保持架的尺寸相同。保持架葉片尺寸（見圖4）設(shè)計如下：

（1）葉片長度 L：L=(Dc-dc)/2。

（2）葉片寬度 b：b=0.15Dw，取一位整數(shù)，四舍五入。

（3）葉片高度 h：實際標(biāo)注尺寸 Bc1，

圖4 新結(jié)構(gòu)托輥軸承塑料保持架

式中：Dw—鋼球直徑。

新結(jié)構(gòu)托輥軸承的使用壽命，比傳統(tǒng)工程塑料保持架軸承的使用壽命提高約30%，得到用戶的好評。

4 結(jié)束語

新結(jié)構(gòu)托輥軸承系列產(chǎn)品工程塑料保持架首先選取了適合于礦山機(jī)械惡劣工作環(huán)境的性能優(yōu)良的保持架材質(zhì)—工程塑料（PA66-GF25)，然后，在深溝球軸承傳統(tǒng)的工程塑料保持架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在其端面設(shè)計添加了與球數(shù)相同的葉片，提高了托輥軸承的性能，延長了托輥軸承的使用壽命。此結(jié)構(gòu)設(shè)計先進(jìn)可行。

深溝球軸承約占全部滾動軸承70%左右，為全國機(jī)床、汽車、家電、農(nóng)機(jī)、化工、紡織等行業(yè)配套。因此，該類軸承的產(chǎn)量、質(zhì)量直接影響公司效益。裝有該結(jié)構(gòu)保持架的軸承也可將應(yīng)用于紡織等其它機(jī)械中。