龐廣生（泰山索道，山東泰安 271000）

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客運(yùn)索道大輪軸承壽命解析

龐廣生
（泰山索道，山東泰安 271000）

【摘要】大家知道，在我們?nèi)粘Ｉ詈同F(xiàn)代化生產(chǎn)中，軸承是必不可少的一種機(jī)械零件。小到冰箱、洗衣機(jī)、吸塵器，大到汽車、火車、飛機(jī)、以及工廠的機(jī)械電氣化生產(chǎn)設(shè)備，幾乎所有作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備都離不開軸承。沒有軸承，我們的生活和生產(chǎn)將陷入癱瘓狀態(tài)。本文闡明了軸承壽命的概念，并對(duì)索道大輪軸承壽命進(jìn)行了實(shí)例分析和計(jì)算，得出科學(xué)的軸承壽命理念。

【關(guān)鍵詞】點(diǎn)蝕 額定壽命 作用力與反作用力

作為風(fēng)景旅游區(qū)運(yùn)載游客的現(xiàn)代化客運(yùn)索道設(shè)備，軸承更是無處不在，如主電機(jī)、輔助電機(jī)、冷卻風(fēng)扇、減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、回轉(zhuǎn)輪、托壓索輪、導(dǎo)向輪等等都離不開軸承，索道運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的好壞和軸承具有直接的、密切的關(guān)系。而驅(qū)動(dòng)輪、回轉(zhuǎn)輪（單循環(huán)客運(yùn)索道）是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力傳遞到鋼絲繩的最后一級(jí)，也是車廂及鋼絲繩的支撐，巨大的鋼繩張力是通過軸承傳到設(shè)備基礎(chǔ)上的，大輪軸承損壞將直接導(dǎo)致索道無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。大輪軸承所受靜載荷和動(dòng)載荷是非常大的，如能正確分析和計(jì)算其壽命，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障預(yù)兆并及時(shí)更換，對(duì)索道運(yùn)營具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。下面僅以泰山Ⅲ索的回轉(zhuǎn)輪軸承23064（上軸承）為實(shí)例進(jìn)行較為簡單的壽命的分析和計(jì)算，希望能給同行們提供一個(gè)分析估算大輪軸承壽命范例。

1 輪軸、軸承組結(jié)構(gòu)及受力分析

軸承組共兩個(gè)軸承，23064和23964，屬3000系雙列球面（鼓形）滾子軸承，也叫自動(dòng)調(diào)心軸承，允許軸承內(nèi)外圈軸線偏斜2-3度?；剞D(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)及受力情況、轉(zhuǎn)軸受力情況如圖1所示。

整個(gè)回轉(zhuǎn)輪所受力有張緊小車即液壓缸拉力T11、T22，朝上站方向；鋼絲繩拉力T12、T21，朝下站方向；張緊小車對(duì)回轉(zhuǎn)輪的支撐力N1、N2，沿軸向；輪子及輪軸重量G1，因整個(gè)輪子與水平方向有4°夾角，所以G1與回轉(zhuǎn)軸線夾角也為4°。再對(duì)回轉(zhuǎn)輪輪軸進(jìn)行受力分析：張緊小車即液壓缸拉力T11、T22，朝上站方向，等同于回轉(zhuǎn)輪所受力T11、T22；鋼繩拉力通過軸承傳遞給輪軸轉(zhuǎn)化為向下站方向垂直于軸線的壓力R1、R2；還有就是自身的重力G2。根據(jù)作用力與反作用力理論，張緊小車通過輪軸、軸承把作用力傳遞給回轉(zhuǎn)輪，鋼絲繩通過軸承把作用力傳給輪軸，意即軸承所受徑向力為R1（23064）、R2（23964），而軸承所受軸向力就是回轉(zhuǎn)輪輪彀重力G3在軸向的分力，平行于軸線向下。

假設(shè)索道勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，張緊小車處于靜止位置，根據(jù)力學(xué)原理則有：

T11+T22+G1Sin4°=T12+T21（輪軸組件） （1）

T11+T22+G2Sin4°=R1+R2（輪軸） （2）

R1xa=R2xb （輪彀；a，b參照?qǐng)D1） （3）

已知液壓張緊力T11+T22=470kN，忽略重力的分力，并計(jì)算a，b則有

R1+R2=470kN （4）

R1（138-46-121/2）=R2（46+121-138+205+91/2），即

31.5 R1=279.5 R2（5）

由式（4-5）可計(jì)算出R1=422.4kN，R2=47.6kN

假設(shè)輪彀重力全部由軸承23064支撐（這樣可使軸承處于最不利的受力條件下），則有軸承軸向力A=G3Cos4°，取輪彀重量為G3=30kN，A=30Cos4°=29.9kN。

2 壽命計(jì)算

軸承壽命計(jì)算公式是：

Lh=16667（C/P）ε/n小時(shí)，C是軸承的額定動(dòng)載荷，就是當(dāng)軸承所受載荷恰好為C時(shí)，其額定壽命是106轉(zhuǎn)。對(duì)于23064，C=1380kN，ε為指數(shù)，對(duì)于滾子軸承，ε=10/3，n為軸承轉(zhuǎn)速，假設(shè)索道運(yùn)轉(zhuǎn)平均速度為3m/s，而回轉(zhuǎn)輪直徑為4.8m，則n=3x60/（4.8π）=11.9rpm。P是軸承所受當(dāng)量動(dòng)載荷，P=fp （XR+YA）。其中R為軸承徑向載荷，由以上受力分析可知R=R1=422.4kN。

A為軸向載荷，由以上知A=29.9kN。X為徑向載荷系數(shù)，Y為軸向載荷系數(shù)，由手冊(cè)查知對(duì)于23064，e=1.5tgα=0.26（α為軸承接觸角，既滾動(dòng)體與外圈滾道接觸點(diǎn)處的法線與半徑方向的夾角），而A/ R=29.9/422.4=0.071＜e=0.26，所以根據(jù)系數(shù)規(guī)則X=1，Y=0.45ctg α=2.6。fp為載荷系數(shù)，這是根據(jù)軸承的工作情況（比如沖擊及慣性力等）而取的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，在此取fp=1.2。

將以上各值代入壽命公式可得：

Lh=16667（C/P）10/3/n=16667｛1380/［1.2x（422.4+2.6x29.9）］｝10/3/ 11.9=22473小時(shí)

由此可見回轉(zhuǎn)輪軸承23064壽命是22473小時(shí)，當(dāng)然這都是在正常的工作環(huán)境和科學(xué)的維護(hù)保養(yǎng)前提之下的壽命，也就是計(jì)算壽命，有90%的可能性軸承在此時(shí)間后還能繼續(xù)工作。

有句話叫“謀事在人，成事在天”，也許在此不是很恰當(dāng)，但我們必須以科學(xué)的態(tài)度對(duì)待問題，誰也不敢說這個(gè)軸承到底能工作多長時(shí)間，我們所能做的就是多觀察，認(rèn)真維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)備件，減少人為因素而造成的失效和損失。

參考文獻(xiàn)：

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