邱 林

（寧夏青龍塑料管材有限公司，寧夏銀川 750002）

0 引言

專門生產(chǎn)聚烯烴塑料管材的單螺桿擠出機(jī)的齒輪箱，因?yàn)檩S承選用不當(dāng)，導(dǎo)致齒輪箱運(yùn)行過程中頻繁出現(xiàn)齒輪損壞、軸承損壞等一系列齒輪箱故障，同時(shí)造成維修量和維修費(fèi)用增加，針對(duì)這一技術(shù)問題進(jìn)行改進(jìn)。

1 技術(shù)改造背景

單螺桿擠出機(jī)廣泛應(yīng)用于橡膠塑料行業(yè)，其性能對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響極為重要。齒輪箱作為單螺桿擠出機(jī)設(shè)備的動(dòng)力傳動(dòng)部件，起著至關(guān)重要的作用，其質(zhì)量的優(yōu)劣和效率的高低直接決定了整套設(shè)備的性能。因其安裝空間的布置，要求齒輪箱的外形很小，集成度更高（圖1）。

單螺桿擠出機(jī)的齒輪箱把齒輪套和速比齒輪集成到齒輪箱內(nèi)部，降低了制造加工和熱處理工藝的難度，提高了齒輪精度和傳動(dòng)效率，不易損壞，增加了設(shè)備的整體使用壽命。軸承的選型是影響齒輪精度、傳動(dòng)效率和設(shè)備整體使用壽命的關(guān)鍵因素。某公司使用的一臺(tái)擠出機(jī)的齒輪箱，因?yàn)樯鲜鲆蛩貙?dǎo)致齒輪箱運(yùn)行過程中頻繁出現(xiàn)齒輪損壞、軸承損壞等一系列齒輪箱故障。以下為維修改造前的具體情況。

PE 管材單螺桿擠出機(jī)，型號(hào)90/33∶1，采用杭州威力機(jī)械有限公司圓柱齒輪減速器，型號(hào)ZLYJ315-W，減速比12.5∶1。該齒輪箱輸入齒軸使用22222 型調(diào)心滾子軸承2 盤，中齒軸使用22230 型調(diào)心滾子軸承2 盤（圖2）。使用此軸承對(duì)齒輪箱的加工精度和裝配精度要求非常高，由于該在用齒輪箱精度沒有達(dá)到要求，在使用過程中強(qiáng)行配置了調(diào)心軸承，結(jié)果造成軸向、徑向定位困難，間隙大無法消除，齒輪箱運(yùn)行噪聲及振動(dòng)大，溫度高，箱體溫度測量超過100 ℃。齒輪箱軸承、齒輪運(yùn)行不足3 個(gè)月就損壞，故障率高，影響生產(chǎn)，并且維修成本高，每年維修費(fèi)用在1 萬元以上，公司計(jì)劃新采購一個(gè)齒輪箱進(jìn)行改造更換，但是投資成本高。

2 圓錐滾子軸承的應(yīng)用分析

針對(duì)上述技術(shù)難題進(jìn)行了研究，采取的維修改造技術(shù)方案是：更換成一種安裝尺寸相同，精度高，間隙小，易調(diào)整的軸承，擬采用單列圓錐滾子軸承分別替換原有調(diào)心滾子軸承（圖3）。

2.1 圓錐滾子軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圓錐滾子軸承是分離型軸承，其類型代號(hào)為30000。當(dāng)圓錐滾子軸承的重要尺寸均處于 GB/T 307.1—1994《滾動(dòng)軸承向心軸承公差》范圍內(nèi)時(shí)，圓錐滾子軸承外圈和內(nèi)組件具備良好的互換性。圓錐滾子軸承外圈的角度、外滾道直徑尺寸和外形尺寸均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，單列圓錐滾子軸承是目前應(yīng)用最廣泛的圓錐滾子軸承。

單列圓錐滾子軸承主要由外圈和內(nèi)圈組件組成，內(nèi)圈組件由內(nèi)圈和框型保持架包裹的一組錐形滾子構(gòu)成。根據(jù)ISO 圓錐滾子軸承外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，任一標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的不同圓錐滾子軸承的外圈和內(nèi)圈組件必須滿足互換性要求。即同型號(hào)圓錐滾子軸承的外圈尺寸、內(nèi)圈組件的錐體直徑和圓錐角等必須滿足ISO 492（GB/T 307）中互換性的相關(guān)規(guī)定。

一般而言，單列圓錐滾子軸承外圈滾道的圓錐角大小為10°～19°，能夠同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷。單列圓錐滾子軸承承受軸向載荷的能力隨圓錐角的增加而變大。圓錐角大小在25°～29°的圓錐滾子軸承，具備承受較大軸向載荷的能力，其后置代號(hào)加B 表示。

圖1 單螺桿擠出機(jī)專用齒輪箱

圖2 調(diào)心滾子軸承

圖3 圓錐滾子軸承

2.2 圓錐滾子軸承的用途

圓錐滾子軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，主要承受徑向載荷。圓錐滾子軸承承受軸向載荷的能力由外圈的圓錐角決定，圓錐角越大，其承受軸向載荷的能力越大。單列圓錐滾子軸承游隙需用戶在安裝時(shí)調(diào)整。

圓錐滾子軸承的轉(zhuǎn)子安裝在圓錐形的內(nèi)圈和外圈滾道之間。內(nèi)圈上圓錐表面的投影線交匯在軸承軸線的同一點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)是圓錐滾子軸承能夠同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的根本原因。軸承的接觸角α 直接決定了軸承承受軸向載荷的能力，α 角度越大，軸承承載軸向載荷的能力增大。圓錐滾子軸承的接觸角α 通常采用計(jì)算系數(shù)e 表示，e 值越大，表示接觸角α 越大，軸承可以承受的軸向載荷越大。

2.3 圓錐滾子軸的安裝注意事項(xiàng)

在安裝單列圓錐滾子軸承的過程中可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整軸向游隙的大小。一般情況下，通過調(diào)整軸頸上的調(diào)整螺母、調(diào)整墊片和軸承座孔內(nèi)的螺紋，調(diào)整軸向游隙，有時(shí)也可以使用預(yù)緊彈簧調(diào)整。影響圓錐滾子軸承軸向游隙的因素有很多，其中軸承安裝布置、軸承間距離、軸和軸承座的材料等，是比較關(guān)鍵的因素。

針對(duì)單螺桿擠出齒輪箱工況，圓錐滾子軸承在使用過程中會(huì)承受較高的載荷和轉(zhuǎn)速，因此在調(diào)整軸承的軸向游隙時(shí)，必須考慮高載荷、高轉(zhuǎn)速導(dǎo)致油溫升高，而對(duì)游隙產(chǎn)生的影響。在調(diào)整軸向游隙時(shí)，將游隙適度調(diào)大一點(diǎn)，補(bǔ)償后期油溫升高導(dǎo)致的游隙減小量。在調(diào)整完畢后，必須使用千分表檢驗(yàn)軸向游隙大小是否在預(yù)期調(diào)整范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

經(jīng)過查閱相關(guān)技術(shù)資料進(jìn)行理論分析和召開技術(shù)討論會(huì)，選用圓錐滾子軸承32222 和32230 分別替換原有22222 和22230 型調(diào)心滾子軸承，消除了軸向間隙及徑向跳動(dòng)（圖4）。跟蹤實(shí)際使用效果，經(jīng)過測量箱體表面溫度降低到70 ℃左右，減速器運(yùn)行穩(wěn)定，噪聲、振動(dòng)大的問題得到解決，符合安全環(huán)保要求，節(jié)約了原計(jì)劃新采購齒輪箱的5 萬元資金，同時(shí)提高了齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)速度及運(yùn)轉(zhuǎn)率，提高了生產(chǎn)效率。本維修改造技術(shù)方案通過多次實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)，被本公司認(rèn)可和表揚(yáng)。

圖4 圓錐滾子軸承