趙俊飛

(洛陽新強聯(lián)回轉支承股份有限公司，河南 洛陽 471899)

三排圓柱滾子組合轉盤軸承因結構緊湊,承載能力高，綜合性能優(yōu)良,在盾構機中廣泛應用,是盾構機的主要部件，其壽命和可靠性直接影響盾構機的施工安全。

保持架作為盾構機用三排圓柱滾子組合轉盤軸承的重要零件，合理設計及選材會顯著影響軸承性能。在某盾構機刀盤主軸承國產(chǎn)化過程中，為提高軸承綜合性能，對保持架的選材和結構形式進行分析。

1 常規(guī)三排圓柱滾子組合轉盤軸承保持架材質和結構

1.1 材質

在不同的應用場合，三排圓柱滾子組合轉盤軸承保持架材質不同。如船用行業(yè)材料推薦采用聚氨酯1010[1]；建筑行業(yè)材料推薦采用聚氨酯1010或其他具有同等性能的工程塑料、鋁青銅、20#鋼[2]；港口行業(yè)材料推薦采用聚氨酯1010[3]；冶金行業(yè)材料推薦采用聚氨酯1010或等同性能的工程塑料,工作環(huán)境溫度超過80 ℃時，隔離塊一般采用ZL104鑄鋁[4]。

1.2 結構形式

金屬材質保持架一般采用分段扇形或整體式結構，聚氨酯材質保持架一般采用單個窗形或分段扇形結構，如圖1所示。分體式設計主要考慮到可加工性，整體式設計有助于提升摩擦、運轉和承載等性能。隨工藝技術的改進，整體式保持架應用越來越多[5]。

圖1 常規(guī)三排圓柱滾子組合轉盤軸承保持架結構

2 盾構機用三排圓柱滾子組合轉盤軸承保持架選材及結構

2.1 選材及結構

聚氨酯1010具有耐腐蝕、易成形、價格低等優(yōu)點，但耐高溫性能差，抗壓強度小，承載能力低。ZL104鑄鋁雖耐高溫，但抗沖擊能力差。20#鋼具有一定的強度，但因材質與套圈相近，易出現(xiàn)磨損。銅具有強度高，摩擦因數(shù)小，綜合性能好等優(yōu)點，是盾構機用轉盤軸承保持架材質的理想選擇，但盾構機用轉盤軸承保持架尺寸較大，選擇整體銅材的成本較高。

盾構機用轉盤軸承保持架采用整體式結構，鋼具有良好的可加工性和材料經(jīng)濟性，銅具有優(yōu)異的耐磨性，在此將兩者結合對保持架結構進行改進。保持架主體材料采用合金鋼鍛件，保持架引導面以及與滾道的接觸部位(位置1)采用鋁青銅或鉛黃銅作為減摩塊。與滾道接觸部位的減摩塊通過螺釘固定在保持架上，并采用焊接增加強度。在保持架徑向引導面(位置2)上，采用T形銅塊與其組合作為減摩塊，如圖2所示。

圖2 改進后三排圓柱滾子組合轉盤軸承整體保持架結構

2.2 優(yōu)點

1)保持架材料為銅和鋼的組合，具有鋼的良好力學性能和易于加工等優(yōu)點，保持架滑動摩擦位置材質為銅，也具有銅的良好耐磨性。

2)在軸承裝配后的較小間隙下,減摩塊具有類似不脫出螺釘?shù)慕Y構,減摩塊固定更可靠、牢固，避免在較大沖擊載荷下2種不同材質結構之間出現(xiàn)開裂、脫落的風險。

3 實際使用效果

將改進后的保持架應用于某國產(chǎn)盾構機轉盤軸承，主體材料采用42CrMo，減摩塊材料采用黃銅。采用該種保持架的軸承耐磨性好，工藝簡單，可靠性高，成本低。