康延輝，王典仁，李云峰

（1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039；2.航空精密軸承國家重點實驗室，河南 洛陽 471039）

1 概述

雙列圓錐滾子軸承不僅可以承受較大的徑向載荷，而且可以承受軸向載荷，必要時還可以承受較大的力矩載荷。另外其剛性強，在兩個方向都能軸向固定，裝配后具有一定的軸向游隙，可施加一定的預負荷，廣泛應用于齒輪箱、起重設備、軋鋼機、礦山機械、鐵路貨車等領域。特別是對于鐵路貨車用雙列圓錐滾子軸承，由于其載荷大、轉速高，且在轉彎時形成一定的傾覆力矩作用，因此，軸承加工精度的好壞對于鐵路運行安全來說至關重要。

軸承加工精度對于滾動軸承運行過程中的平穩(wěn)性、振動、發(fā)熱等都有影響。而對于鐵路貨車運行來說，發(fā)熱是致命的，發(fā)熱讓軸承處于高溫工作狀態(tài)之下，容易使?jié)L動軸承內部潤滑油膜破壞，輕則造成軸承磨損、早期失效，重則造成軸承卡死，引起斷軸等行車事故。因此，很有必要對引發(fā)軸承發(fā)熱的加工精度方面進行研究，進而進行工藝改進，從根源上控制軸承產(chǎn)生發(fā)熱。

由于軸承發(fā)熱引發(fā)的事故不可控，因此不能為了研究發(fā)熱影響因素而去故意使軸承發(fā)熱。本文擬采用倒推，即收集發(fā)熱軸承檢測其尺寸精度，進而發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，找到引發(fā)軸承發(fā)熱的影響因素，減少或杜絕雙列圓錐滾子軸承發(fā)熱的產(chǎn)生。

2 發(fā)熱軸承檢測數(shù)據(jù)收集

針對用戶退回的 5 套雙列圓錐滾子發(fā)熱軸承進行了尺寸項目檢測。檢測內容包括：內、外套圈、滾子尺寸精度項的全部內容；對內、外套圈滾道凸度、凸度形式、滾子凸度、滾子圓度、滾子球基面曲率等在圓度儀及輪廓儀上進行了檢驗。并與產(chǎn)品要求進行對比，找到超差項目（其中把外圈按字上、字下，內圈按 A 面、B 面進行標記，實現(xiàn)內、外圈的配合對應），超差項目及結果見表 1、表 2。

表1 軸承內、外套圈尺寸精度超差結果表

表2 滾子尺寸精度超差項目結果表

結合檢測結果，得出發(fā)熱軸承內、外圈及相應滾動體尺寸分布規(guī)律，參見表 3。

表3 內圈、外圈、滾子尺寸分布規(guī)律

3 雙列圓錐滾子軸承發(fā)熱原因分析

通過檢測數(shù)據(jù)及從雙列圓錐滾子軸承在使用過程中的受力方面進行研判分析，考慮影響發(fā)熱的因素主要為軸承滾道角度與滾子角度方面。在雙列圓錐滾子使用過程中，軸承受力后其外圈受力位置為靠近寬度中間位置。理想狀態(tài)為軸承受力后滾子與內、外滾道在滾道的中間部位接觸，但是如果內、外滾道角度偏差控制不當，易造成滾子與內、外滾道的接觸帶偏離理想接觸區(qū)域，極易造成實際接觸區(qū)為滾子小端與內、外滾道相接觸，這就容易因其發(fā)熱。

綜合內、外滾道角度及組滾子角度平均數(shù)據(jù)，裝配后角度配合情況見表 4。

通過表 4 檢測數(shù)據(jù)可以得出，以上失效軸承外圈滾道角度偏上差，內圈滾道角度偏下差，滾子角度偏下差，符合以上滾道角度偏差控制不當造成發(fā)熱的推論。由于滾道角度偏差的影響，使運轉時滾子小端與內、外滾道接觸，引起發(fā)熱，進而造成軸承使用過程中的失效。

4 工藝改進措施及結論

表4 滾道與滾子角度配合情況

結合檢測結果及對發(fā)熱原因的初步分析，針對雙列圓錐滾子軸承的加工工藝進行改進。主要從控制外圈、內圈滾道角度方面進行優(yōu)化，壓縮其角度偏差，使外圈滾道角度偏差 △2α控制在，內圈滾道角度偏差△2β控制在。經(jīng)過工藝改進后加工的產(chǎn)品，配套檢測旋轉精度合格后發(fā)往客戶，未再發(fā)生類似發(fā)熱事故。

以上通過檢測發(fā)熱軸承的尺寸精度，逆向推導得出影響該軸承發(fā)熱的因素，即滾道與滾子角度加工誤差產(chǎn)生配合不良，造成發(fā)熱。由此對工藝進行優(yōu)化控制，后續(xù)加工產(chǎn)品不僅滿足客戶工作需要，并有效杜絕了發(fā)熱現(xiàn)象的產(chǎn)生，為以后加工過程工藝控制提供了可靠的依據(jù)，從而在根源上控制軸承發(fā)熱的產(chǎn)生，保證軸承運轉過程的可靠安全。同時，也為主機的可靠運行提供了有力的保障。