曾志彬，葉民強(qiáng)

(福建龍溪軸承(集團(tuán))股份有限公司，福建 漳州 363000)

1 存在的問題

直角連桿軸承具有自調(diào)心、耐磨、安裝便捷等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品、包裝、紡織等輕工機(jī)械領(lǐng)域中。原有直角連桿軸承(圖1)在使用時會出現(xiàn)伸出桿斷裂、破裂以及承載能力達(dá)不到規(guī)定載荷值等質(zhì)量問題，直接影響了產(chǎn)品的使用性能。而且該直角連桿軸承的伸出桿由于處理游隙的需要，在底部設(shè)計有1個臺階式底孔，并需要加裝底蓋。由于該伸出桿為鋅基合金壓鑄成型，加工難度較大，加工出的底孔公差較大，底蓋鉚壓上后，容易脫落，增加了返工率，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

圖1 直角連桿軸承結(jié)構(gòu)示意圖

2 伸出桿斷裂分析

對原直角連桿軸承進(jìn)行靜載試驗，即在伸出桿上裝上螺桿，在拉伸試驗機(jī)上拉伸(圖2)，直至伸出桿出現(xiàn)斷裂失效。靜載試驗拉斷伸出桿時的最大載荷值見表1。其斷裂部位出現(xiàn)在：(1)伸出桿頸部與斜面交界處；(2)伸出桿的底孔與底座下部處(圖3)，也即伸出桿最小截面處。

圖2 靜載試驗示意圖

表1 原軸承靜載試驗的載荷值 kN

圖3 軸承拉斷試驗斷口示意圖

從表1可以看出，原直角連桿軸承的承載能力均達(dá)不到額定載荷值，其平均載荷值大約僅為額定載荷值的80%。

根據(jù)靜載試驗結(jié)果并結(jié)合其結(jié)構(gòu)分析可知：(1)伸出桿的桿部與球頭的過渡錐角α較大，其交界處截面較小；(2)伸出桿的底孔直接削弱了球窩處的承載能力；(3)螺紋孔底部距球頭座頸部與斜面交界線太近，此處易產(chǎn)生應(yīng)力集中。

3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

根據(jù)以上的分析，對伸出桿進(jìn)行如下的改進(jìn)：(1)取消伸出桿的底孔，以增加球頭部分的截面面積，由通過伸出桿底孔壓擠球頭桿改為通過球頭桿的螺紋拉球頭桿進(jìn)行游隙的處理;(2)減小伸出桿桿部與球頭的過渡錐角α，以增大球頭座頸部與斜面交界處的截面(圖4);(3)伸出桿的長度和螺紋底孔直接壓鑄成型，桿部端面及螺紋底孔在壓鑄后不再加工，直接加工螺紋，既提高生產(chǎn)效率，降低成本，又可以減少機(jī)加工過程對零件表面的損傷。改進(jìn)后的直角連桿軸承如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后直角連桿軸承

對改進(jìn)后的直角連桿軸承進(jìn)行靜載試驗，其斷口位置均位于伸出桿桿部位置(圖5)，試驗結(jié)果見表2。

圖5 改進(jìn)后軸承拉斷試驗的斷口

表2 改進(jìn)后軸承靜載試驗的載荷值 kN

由試驗結(jié)果可以看出，改進(jìn)后伸出桿的最薄弱處位置已經(jīng)改變，承載能力均超過樣本規(guī)定額定載荷值的15%，比原結(jié)構(gòu)平均提高40%以上。

改進(jìn)前、后A-A和B-B截面(圖4)處截面面積見表3。從表3可以看出，改進(jìn)后原伸出桿薄弱處截面面積變大，從而使得軸承的承載能力相應(yīng)提高。

表3 A-A和B-B截面面積變化情況 mm2

4 結(jié)束語

改進(jìn)后的直角連桿軸承承載能力超過了產(chǎn)品的額定載荷，使用中未再出現(xiàn)伸出桿斷裂現(xiàn)象；并且伸出桿由于取消了底孔及底蓋結(jié)構(gòu)，降低了加工難度及返修率，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。