馬洪全，溫麗超，崔

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 技術(shù)中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150025）

1 前言

圖1 某型液壓馬達(dá)軸承保持架內(nèi)、外圓表面磨損形貌

液壓馬達(dá)多數(shù)采用載荷較小、精度較好、可以達(dá)到較高轉(zhuǎn)速的“外圈無擋邊圓柱滾子軸承”。軸承是液壓馬達(dá)的關(guān)鍵部件，軸承質(zhì)量直接影響著液壓馬達(dá)的工作質(zhì)量。在使用過程中，因液壓馬達(dá)回油量異常、流量超標(biāo)，分解檢查發(fā)現(xiàn)軸承保持架內(nèi)、外徑磨損，保持架與內(nèi)圈的引導(dǎo)間隙增大，實(shí)測達(dá)1.058mm，磨損形貌見圖1。

該軸承工作轉(zhuǎn)速為12 000r/min，徑向載荷23 00kg，浸油潤滑，徑向游隙0.020～0.055mm；內(nèi)圈外徑Φ50mm，保持架內(nèi)徑Φ50.4mm，計(jì)算引導(dǎo)間隙為0.40 ～0.055mm。

2 失效分析

2.1 對比分析

故障發(fā)生后，采取一套國外樣件及該故障件和四套液壓馬達(dá)軸承新樣件，對相關(guān)尺寸精度進(jìn)行對比，同時(shí)還復(fù)測了2件庫存未裝配使用過的新保持架的內(nèi)徑圓度和外徑圓度，部分結(jié)果見表1。

結(jié)果表明：

（1）國外樣件相關(guān)尺寸精度明顯高于國產(chǎn)新軸承；

（2）故障件保持架內(nèi)徑尺寸增大，而內(nèi)徑圓度和外徑圓度卻與國外樣件相當(dāng)，均是磨損后的結(jié)果；

表1 某軸承相關(guān)檢測數(shù)據(jù)/mm

（3）3件新軸承保持架內(nèi)徑圓度與外徑圓度均超差，且內(nèi)徑圓度超差嚴(yán)重，而庫存未裝配使用的新保持架的相應(yīng)精度卻均較好，說明裝配后的保持架內(nèi)、外徑圓度超差是軸承裝配后保持架變形所致。

為查找保持架裝配后變形的原因，查看了液壓馬達(dá)軸承產(chǎn)品圖樣、產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)算記錄與保持架加工工藝，了解了保持架實(shí)際加工過程和軸承裝配過程，情況如下：

（1）軸承設(shè)計(jì)按國外樣品進(jìn)行測仿設(shè)計(jì)，國外樣件保持架為內(nèi)引導(dǎo)，引導(dǎo)間隙為0.32mm，設(shè)計(jì)圖樣同為保持架內(nèi)引導(dǎo)，引導(dǎo)間隙為0.40～0.55mm。再次對比本次新提供國外樣件0.212mm的保持架引導(dǎo)間隙，國產(chǎn)軸承0.40～0.55mm的引導(dǎo)間隙顯著偏大；

（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣、保持架工藝及成品軸承裝配工藝對保持架鎖點(diǎn)控制及滾子裝配均要求“保持架垛口后，滾子可以從外徑方向壓入，但不得從外徑方向掉出”，但沒有規(guī)定“壓入”的方法和力度等；

（3） “垛口”為保持架加工最后一道機(jī)加工工序；

（4）取庫存保持架和滾子，試圖用手力將滾子從外徑方向壓入，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鎖口太緊，均無法壓入；

（5）軸承裝配時(shí)，由于保持架鎖口緊，操作者均無法正常將滾子壓入，實(shí)際采用軟錘子敲擊裝入，滾子裝入后即不可拆卸。用錘子將滾子敲擊裝入這一過程難免使保持架產(chǎn)生變形，這就是成品軸承保持架變形的原因。

2.2 機(jī)理分析

2.2.1 保持架引導(dǎo)間隙的影響

保持架引導(dǎo)間隙的選擇一般要綜合考慮結(jié)構(gòu)尺寸、潤滑方式、零件加工精度等因素，選擇小的引導(dǎo)間隙必須有較高的加工精度作保證，否則就會(huì)因橢圓、變形等因素的影響，使保持架引導(dǎo)面產(chǎn)生異常磨損，發(fā)生阻滯，甚至抱死。進(jìn)口軸承引導(dǎo)間隙小，是因?yàn)槠浼庸ぞ饶軌虮ＷC，而國內(nèi)因設(shè)備、技術(shù)等原因，保持架的加工精度很難保證，故適當(dāng)放大一些引導(dǎo)間隙是正常的。經(jīng)計(jì)算，軸承各零件在極限條件下，保持架與外滾道間最小距離為0.23mm，也就是說，正常工作條件下，保持架外徑是不會(huì)碰到外滾道的，也不會(huì)產(chǎn)生保持架外徑的磨損。因此，該軸承保持架內(nèi)引導(dǎo)間隙選定為0.40～0.55mm，對保持架內(nèi)、外徑的磨損無影響。

2.2.2 保持架磨損原因分析

保持架外徑的磨損是由保持架內(nèi)徑磨損引發(fā)的，由上述計(jì)算可知，當(dāng)保持架內(nèi)徑磨損，內(nèi)引導(dǎo)間隙增大0.23mm時(shí)，保持架外徑就會(huì)與外滾道接觸產(chǎn)生碰磨。

尺寸精度檢測結(jié)果表明，成品軸承保持架內(nèi)徑圓度超差達(dá)0.097mm，保持架的橢圓變形會(huì)使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生徑向不平衡量，加劇引導(dǎo)面的磨損。保持架內(nèi)引導(dǎo)面的磨損會(huì)先磨損內(nèi)徑表面的橢圓短軸或凸點(diǎn)，使內(nèi)徑表面越磨越圓，內(nèi)徑越磨越大，進(jìn)而增大引導(dǎo)間隙，當(dāng)引導(dǎo)間隙增大到一定程度，保持架的引導(dǎo)作用將逐漸減弱，甚至消失，最后保持架運(yùn)轉(zhuǎn)也逐漸失穩(wěn)，引發(fā)軸向擺動(dòng)，使磨損進(jìn)一步加劇。因此，軸承裝配過程中，用錘子將滾子敲擊裝入這一過程產(chǎn)生的保持架變形，是造成保持架內(nèi)、外徑磨損的直接原因。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

根據(jù)上述的分析結(jié)果，對液壓馬達(dá)軸承采取了相應(yīng)改進(jìn)措施，詳述如下：

（1）保持架內(nèi)引導(dǎo)間隙適當(dāng)減小

根據(jù)國外樣件的測繪結(jié)果，其保持架與內(nèi)圈的引導(dǎo)間隙為0.212mm，故將該軸承保持架與內(nèi)圈引導(dǎo)間隙由0.4～0.55mm調(diào)整為0.2～0.3mm。為保證要求，需將保持架內(nèi)徑尺寸由Φ50.4調(diào)整為Φ50.2，保持架鎖口形式按圖2進(jìn)行改進(jìn)，其它要求不變。

（2）進(jìn)一步明確保持架鎖口及滾子裝入等過程的控制要求

明確禁止用錘子將滾子敲擊裝入這一過程，制定了新的裝滾子用的工裝夾具。鎖口深度要求裝入滾子后，滾子沿滾動(dòng)方向推向兜孔兩邊后不得與鎖點(diǎn)接觸。

圖2 改進(jìn)后的液壓馬達(dá)軸承保持架鎖口形式

按照上述要求，合出兩套保持架改進(jìn)后的軸承，供改進(jìn)試驗(yàn)驗(yàn)證，并對該兩套軸承進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果見表2。

表2 某軸承相關(guān)檢測數(shù)據(jù)/mm

根據(jù)表2 數(shù)據(jù)，用新的工裝夾具裝配后的軸承保持架圓度均合格，即新的工裝夾具可以滿足裝配后保持架圓度的要求。

4 結(jié)束語

兩套保持架改進(jìn)后的液壓馬達(dá)軸承試驗(yàn)件隨液壓馬達(dá)完成了60萬次（209h）負(fù)載循環(huán)耐久試驗(yàn)，分解檢查該兩套軸承保持架，無異常磨損，該型軸承的改進(jìn)滿足了用戶的使用要求。