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        帶壓力擋圈的圓錐滾子軸承壽命試驗(yàn)的改進(jìn)

        2014-07-21 09:35:34張振潮鐵曉艷任文亮
        軸承 2014年12期
        關(guān)鍵詞:擋圈襯套滾子

        張振潮,鐵曉艷,任文亮

        (1.國(guó)家軸承質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,河南 洛陽(yáng) 471039;2.洛陽(yáng)軸研精密機(jī)械有限公司,河南 洛陽(yáng) 471039)

        1 帶壓力擋圈的圓錐滾子軸承

        帶壓力擋圈的圓錐滾子軸承通常用于小型汽車(chē)、輕卡的車(chē)橋半軸以及機(jī)床主軸中,其擋圈位于圓錐滾子大端一側(cè),用于防止?jié)L子從滾道間滑脫,并與內(nèi)圈小擋邊配合使?jié)L子具有良好的軸向定位。一些有孔隙的壓力擋圈允許潤(rùn)滑油滲透到擋圈與滾子的接觸面,進(jìn)而改善滾子大端面的潤(rùn)滑狀態(tài)。另外,軸承的軸向游隙在加工過(guò)程中形成,安裝到主機(jī)時(shí)無(wú)需調(diào)配游隙[1]。

        客戶(hù)送檢某型號(hào)汽車(chē)輪轂用圓錐滾子軸承進(jìn)行壽命可靠性試驗(yàn),軸承型號(hào)為U399F/U360LF,尺寸為φ39.688 mm×φ73.025 mm×19.395 mm,額定動(dòng)載荷Cr=64.5 kN,額定靜載荷Cor=78 kN,F(xiàn)a/Fr的極限值e=0.36,軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y=1.67。軸承裝配圖如圖1所示,外圈、內(nèi)圈、滾子、壓力擋圈材料均為GCr15,保持架材料為聚酰胺。該軸承在車(chē)橋半軸中代替1套雙列軸承或成對(duì)的單列軸承使用,軸承可承受徑向力和一定的軸向力。軸承壓裝到車(chē)橋半軸后的狀態(tài)如圖2所示。

        1—外圈;2—壓力擋圈;3—內(nèi)圈;4—滾子;5—保持架

        圖2 軸承壓裝在車(chē)橋半軸后的狀態(tài)示意圖

        2 壽命可靠性試驗(yàn)裝置

        圓錐滾子軸承試驗(yàn)裝置如圖3所示,試驗(yàn)時(shí)一次裝機(jī)2套軸承,軸向載荷通過(guò)軸向加載活塞作用于試驗(yàn)軸承,徑向載荷通過(guò)徑向加載活塞作用于中間的2套陪試軸承,并通過(guò)主軸作用于試驗(yàn)軸承。采用該試驗(yàn)裝置對(duì)帶壓力擋圈的圓錐滾子軸承進(jìn)行壽命試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)0.5 h后壓力擋圈脫落,滾子大端面失去壓力擋圈的定位作用力,從內(nèi)外圈間的正常運(yùn)轉(zhuǎn)空間滑出,導(dǎo)致軸承無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        1—軸向加載活塞;2—襯套;3,6—試驗(yàn)軸承;4—陪試軸承;5—徑向加載活塞;7—定位端;8—主軸

        由于內(nèi)圈大端面處無(wú)引導(dǎo)擋邊,軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),滾子將會(huì)擠壓與外圈配合的壓力擋圈。而壓力擋圈與外圈是可分離的兩部分,出廠(chǎng)時(shí)由黏合劑粘結(jié)在一起,試驗(yàn)時(shí)壓力擋圈與外圈未被鎖緊,擋圈受力后易從外圈上脫落。因此必須將壓力擋圈與外圈鎖緊,在此,分別采用鎖緊襯套和鎖緊螺母對(duì)試驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)。

        2.1 采用鎖緊襯套鎖緊壓力擋圈

        如圖4所示,軸承外部加裝鎖緊襯套,鎖緊襯套與壓力擋圈配合端設(shè)置有擋邊,鎖緊襯套與外圈采用M6過(guò)渡配合公差,與殼體孔采用外圈與外殼孔的配合。試驗(yàn)前將軸承壓裝進(jìn)鎖緊襯套,即通過(guò)外圈與鎖緊襯套間的過(guò)渡配合將外圈與壓力擋圈鎖緊。這樣即可采用原試驗(yàn)裝置,但對(duì)軸承襯套的尺寸精度要求較高,試驗(yàn)前需根據(jù)軸承外徑尺寸選配合適的鎖緊襯套,避免安裝后鎖緊力不足導(dǎo)致?lián)跞γ撀?,或配合過(guò)緊影響軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        圖4 鎖緊襯套

        按照標(biāo)準(zhǔn),在徑向載荷17.5 kN,軸向載荷7.5 kN,轉(zhuǎn)速1 500 r/min的試驗(yàn)條件下進(jìn)行完全試驗(yàn)。結(jié)果表明,試驗(yàn)過(guò)程中壓力擋圈無(wú)脫落現(xiàn)象,試驗(yàn)后軸承無(wú)異常磨損痕跡。

        2.2 采用鎖緊螺母鎖緊壓力擋圈

        如圖5所示,模仿軸承在主機(jī)的安裝情況,并在軸的兩端安裝鎖緊螺母鎖緊內(nèi)圈來(lái)定位內(nèi)圈在軸上的位置。裝置采用3套圓柱滾子軸承進(jìn)行陪試。裝機(jī)后,端蓋、調(diào)整墊片與凸緣相互配合,調(diào)整端蓋1上的螺栓將外圈與壓力擋圈鎖緊。鎖緊力矩通常為200~270 N·mm,具體大小可參考實(shí)際工況。擋圈鎖緊后的軸承還可承受一定軸向載荷。軸承配置方式為試驗(yàn)軸承雙向固定,陪試軸承游動(dòng)支承。因此,試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)軸承要承受軸自身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)力,故僅對(duì)試驗(yàn)軸承施加徑向載荷。

        1,9—端蓋;2—調(diào)整墊片;3—鎖緊定位端蓋;4—外圈;5—內(nèi)圈;6—壓力擋圈;7—凸緣;8—陪試軸承

        陪試軸承也可用圓錐滾子軸承替代,此時(shí),試驗(yàn)前需調(diào)節(jié)定位端蓋9上的螺栓,對(duì)陪試軸承及試驗(yàn)軸承施加適當(dāng)?shù)妮S向預(yù)緊力,避免試驗(yàn)時(shí)軸向預(yù)緊載荷過(guò)小導(dǎo)致陪試軸承出現(xiàn)非正常接觸現(xiàn)象。因此,陪試軸承為圓錐滾子軸承時(shí),試驗(yàn)軸承需承受一定的軸向預(yù)緊載荷。

        對(duì)送檢的U399/U360軸承在徑向載荷11 kN,轉(zhuǎn)速2 500 r/min的試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)束時(shí)軸承擋圈無(wú)脫落現(xiàn)象,且軸承未發(fā)現(xiàn)異常。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        對(duì)于帶壓力擋圈的圓錐滾子軸承,壽命試驗(yàn)時(shí)需鎖緊壓力擋圈,以防止壓力擋圈脫落造成軸承無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。采用鎖緊襯套,側(cè)重于對(duì)內(nèi)、外圈及滾子的考核,因試驗(yàn)時(shí)施加了軸向載荷,徑向載荷對(duì)應(yīng)的載荷分布系數(shù)較大,軸承承載能力也較大;采用鎖緊螺母,則偏重于考核軸承和壓力擋圈的綜合性能,試驗(yàn)時(shí)未對(duì)軸承施加軸向載荷,因軸承游隙緣故,徑向載荷對(duì)應(yīng)的載荷分布系數(shù)較小,軸承承載能力也較小。

        如果要進(jìn)一步對(duì)軸承在主機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性進(jìn)行評(píng)估,需要進(jìn)行一些專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn),模擬主機(jī)各種運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的載荷、轉(zhuǎn)速、外部環(huán)境等工況,對(duì)軸承壽命進(jìn)行考核。

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