屠宏濤

作者通聯(lián)：中航工業(yè)西安航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限公司設(shè)備部 西安市未央?yún)^(qū)徐家灣 710021

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一、引言

隨著發(fā)動機(jī)性能和可靠性要求的不斷提高，發(fā)動機(jī)葉片的質(zhì)量和產(chǎn)量都亟待提高。加工葉片的數(shù)控設(shè)備，其結(jié)構(gòu)性能也需不斷改進(jìn)，以提高葉片的產(chǎn)量和質(zhì)量，滿足配套需求。某車間數(shù)控磨床MC607、MC407，承擔(dān)著繁重的葉片生產(chǎn)加工任務(wù)。由于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時間長，個別零部件有不同程度磨損，特別是滾輪軸承的磨損快，更換頻繁，更換周期長僅1個月，短則3～5 天。考慮到備件費(fèi)用及維修工作量，根據(jù)長期積累的維修記錄和維修總結(jié)，通過分析比較，選出型號為B7008C和B7008E的兩種軸承均可供滾輪軸使用。

二、生產(chǎn)車間情況

某車間BLOHM的數(shù)控強(qiáng)力成型磨床MC607、MC407 承擔(dān)著繁重的生產(chǎn)、加工任務(wù)。隨著磨料磨具和高效磨削工藝（如高速磨削、強(qiáng)力磨削）的發(fā)展，以及磨床結(jié)構(gòu)性能的不斷改進(jìn)，磨削效率和經(jīng)濟(jì)性在顯著提高，BLOHM 廠家生產(chǎn)的MC 系列的專用葉片加工磨床，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)性能和工作特性，在生產(chǎn)線上起著不可替代的作用。MC607、MC407的機(jī)械故障表現(xiàn)為滾輪軸承間隙大，滾輪軸承有異響。

三、結(jié)構(gòu)及性能分析

BLOHM的數(shù)控強(qiáng)力成型磨床MC607、MC407 機(jī)床本體中的砂輪主軸、滾輪軸及其支撐部分，應(yīng)具有較高的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性及耐磨性。砂輪主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)是由主軸伺服電機(jī)驅(qū)動，滾輪軸由伺服電機(jī)通過同步齒形帶傳動，再經(jīng)過短軸（滾輪軸后支撐軸）將主運(yùn)動傳遞給滾輪軸，使?jié)L輪軸高速旋轉(zhuǎn)。該系列的磨床工作時，通常是滾輪修整主軸砂輪，砂輪磨削被加工零件的待加工表面，這是一個連續(xù)的工作過程，并且經(jīng)常在試磨第一個工件達(dá)到要求的直徑尺寸后，就要記錄相應(yīng)的滾輪位置數(shù)據(jù)和砂輪直徑尺寸，這些都調(diào)整好后，就可加工同一批零件，使其達(dá)到所需的尺寸，即達(dá)到零件的設(shè)計尺寸。這要求滾輪軸保證高轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，所以滾輪軸的軸承部分應(yīng)具有高的旋轉(zhuǎn)精度、足夠的剛度、抗振性以及較長的使用壽命。

該系列磨床滾輪軸的前、后支撐短軸，各采用兩個超高精密的角接觸球軸承，型號為EX407CE3UM SNFASA，F(xiàn)ribourg,接觸角25°。后端短軸的軸承用8個等厚度的碟簧片預(yù)緊，通過外端面的壓蓋頂緊軸承外圈，產(chǎn)生預(yù)緊力，并固定于機(jī)床本體的殼體上。這種結(jié)構(gòu)，在主軸熱變形伸縮或軸承磨損后，軸承仍能保持穩(wěn)定的預(yù)緊力。前端短軸也是通過壓蓋及內(nèi)、外墊圈的厚度差，對滾輪軸承進(jìn)行預(yù)緊。滾輪支撐短軸的前、后端口都用密封圈密封。要保證滾輪軸的穩(wěn)定性和旋轉(zhuǎn)精度，關(guān)鍵是如何選擇滾輪軸的軸承。

經(jīng)過長期的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)FAG 品牌的型號為B7008C，B7008E的兩種軸承，均可替代型號為EX407CE3UM SNFASA，F(xiàn)ribourg的原裝軸承，均能達(dá)到滾輪軸的各項(xiàng)精度要求。B7008C的軸承中“B”表示超高精密級，7 表示角接觸球類，“0”表示特輕（1）系列，“08”為內(nèi)圈內(nèi)徑的五分之一，“C”表示接觸角為15°（角接觸球軸承的滾動體與外圈滾道接觸點(diǎn)（線）處的法線N-N 與半徑方向的夾角叫做接觸角）。B7008E 軸承中前五位字母及數(shù)字表示的含義與以上相同，只是最后一位字母“E”表示加強(qiáng)型，即內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)，增大軸承承載能力，主要是徑向承載能力。

四、選擇滾動軸承時應(yīng)考慮的主要因素

選擇滾動軸承時應(yīng)先選擇類型，再選擇尺寸，正確選擇滾動軸承時應(yīng)考慮的主要因素如下。

1.軸承所受的載荷

載荷較大時，應(yīng)選用線接觸的滾子軸承；載荷較小時，應(yīng)選用點(diǎn)接觸的球軸承；軸承承受純軸向載荷時，選用推力軸承；承受純徑向載荷時，可選用向心軸承；當(dāng)軸承在承受徑向載荷的同時，還承受不大的軸向載荷時，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。

2.軸承的轉(zhuǎn)速

當(dāng)軸承的轉(zhuǎn)速較高時，宜選用球軸承；當(dāng)軸承的轉(zhuǎn)速低時，可用推力球軸承、滾子軸承。

3.軸承的調(diào)心性能

軸的中心線與軸承中心線不重合、支點(diǎn)跨距大、軸的彎曲變形大或多支點(diǎn)軸，可選用調(diào)心軸承；圓柱滾子軸承、滾針軸承以及圓錐滾子軸承對角度偏差敏感，宜用于軸承與座孔能保證同心、軸的剛度較高的地方。

4.軸承的安裝和拆卸

當(dāng)軸承座沒有剖分而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承（如圓柱滾子軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承等）。當(dāng)軸承在長軸上安裝時，為了便于裝拆，可以選用其內(nèi)圈孔為1∶12的圓錐孔的軸承。

由于機(jī)床現(xiàn)狀的復(fù)雜性，軸承的選擇不應(yīng)指望一次成功，必須在選擇、校核以及使用的全過程中，反復(fù)分析比較和總結(jié)，才能選擇出符合機(jī)床實(shí)際要求的較好的軸承。

對角接觸球軸承應(yīng)進(jìn)行受力分析，分析軸承支點(diǎn)處的徑向反力和軸向力。由于角接觸球軸承受徑向載荷作用時，存在接觸角的關(guān)系，必在其內(nèi)部產(chǎn)生出派生的軸向力，使得軸承軸向力的確定變得較為復(fù)雜。一般過程是根據(jù)徑向載荷，求出派生軸向力，根據(jù)軸承壓緊和放松，確定軸承的軸向力。接觸角越大，派生的軸向力越大，軸向承載能力也越大。根據(jù)該系列磨床滾輪的實(shí)際工作、受力情況以及正確選擇軸承應(yīng)考慮的主要因素綜合分析后，可推斷出其所需的軸承應(yīng)為角接觸球軸承，并且接觸角越小越好。這樣，軸向受力較小，可保證滾輪軸穩(wěn)定工作。

五、結(jié)論

綜上分析可知，型號為B7008E的角接觸球軸承，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)在B7008C的基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計改進(jìn)，被稱為“加強(qiáng)型”，其承載能力有所增強(qiáng)，轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)精度也高，使用壽命較長，能夠滿足滾輪軸正常工作時所需的各項(xiàng)性能要求。使用該軸承可以減少滾輪間隙，降低滾輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)故障率，在保證機(jī)床正常運(yùn)行的情況下，軸承的使用壽命更長。同時，對此類設(shè)備在一定時期內(nèi)的故障頻率、故障停機(jī)時間、維修總費(fèi)用及月平均費(fèi)用，都有不同程度的降低和減少。