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首頁(yè) > 提高7215軸承可靠性的措施
文章分析了7215軸承在推土機(jī)液力變矩器中的作用和工況，在軸承的設(shè)計(jì)、制造、選用和安裝工藝等方面提出了專門的要求，有效地提高了該軸承的可靠性和使用壽命。
液力變矩器；7215軸承；可靠性
如何提高安裝在TY320型液力變矩器上的7215軸承的可靠性，是延長(zhǎng)TY320型液力變矩器使用壽命的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。TY320型液力變矩器是安裝在TY320型推土機(jī)上連接發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱的傳動(dòng)裝置，必須針對(duì)推土機(jī)的特定結(jié)構(gòu)和使用工況，對(duì)在使用中軸承出現(xiàn)的損壞情況進(jìn)行分析和研究，在軸承的設(shè)計(jì)、制造、選用和安裝工藝等多方面提出專門的要求，才能有效地提高7215軸承的可靠性，才能延長(zhǎng)TY320型液力變矩器的使用壽命。
1、軸承的作用和工作條件
TY320型液力變矩器上的7215軸承是以背靠背形式成對(duì)安裝的角接觸球軸承，（軸承后置代號(hào)加/DB）。軸承的內(nèi)套圈安裝在渦輪輪轂上，外套圈安裝在泵輪接盤上，軸承的一個(gè)重要作用是軸向定位，也就是保證液力變矩器的泵輪、渦輪和導(dǎo)輪之間的軸向有一定間隙，使液力變矩器在工作時(shí)三輪不發(fā)生碰撞和摩擦。如這對(duì)軸承損壞了，三輪間就會(huì)碰撞摩損，液力變矩器就無(wú)法正常工作。
這對(duì)軸承在液力變矩器中工作狀態(tài)的溫度為100℃左右。內(nèi)、外套圈分別隨渦輪和泵輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)、外套圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速在很大范圍之間頻繁變動(dòng)。推土機(jī)的工作狀況是推土-倒退-行走-推土，所以軸承受到的軸向載荷也是頻繁變動(dòng)的。特別在推土?xí)r遇到大石塊或樹根，載荷突然升高，泵輪隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，渦輪轉(zhuǎn)速迅速下降、扭矩迅速增大，軸承內(nèi)、外套圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速也會(huì)突然提高，并同時(shí)受到很大的軸向沖擊載荷。
2、軸承的損壞情況和原因分析
根據(jù)對(duì)幾例軸承損壞情況的檢查發(fā)現(xiàn)，在這對(duì)背靠背安裝的軸承中，如圖1所示，左邊的軸承損壞嚴(yán)重，鋼板沖壓保持架變形斷裂，滾珠表面磨損變形，軸承內(nèi)、外套圈滾道受軸向沖擊的一邊軸肩被擠壓拓平。這種情況說(shuō)明軸承頻繁受到的如圖1所示單邊軸向沖擊載荷很大，也就是推土機(jī)經(jīng)常超負(fù)荷工作。而右邊軸承沒(méi)有損壞。這說(shuō)明成對(duì)安裝軸承的預(yù)緊載荷量不合適。另外檢查潤(rùn)滑油中所含雜質(zhì)較多，這從滾珠和滾道表面有許多點(diǎn)蝕現(xiàn)象也反映油質(zhì)不清潔。這說(shuō)明對(duì)潤(rùn)滑油濾器保養(yǎng)不到位。
造成軸承損壞的原因是復(fù)雜的，軸承經(jīng)常在高溫中工作，會(huì)降低軸承的強(qiáng)度；推土機(jī)頻繁超負(fù)荷工作使軸承頻繁受到很大的軸向沖擊，造成滾珠和滾道塑性變形而損壞；潤(rùn)滑油不清潔會(huì)造成軸承的早期磨損。這些原因歸結(jié)起來(lái)就是操作者對(duì)推土機(jī)的過(guò)度使用和保養(yǎng)不當(dāng)，使軸承在很惡劣的條件下長(zhǎng)時(shí)間工作，各種不良影響同時(shí)作用于某個(gè)軸承，就造成個(gè)別軸承的早期損壞。為使液力變矩器的故障率降低為零，對(duì)軸承在設(shè)計(jì)、制造、選用和安裝工藝多方面制定了專門的要求。
3、軸承在設(shè)計(jì)、制造和選用方面的專門要求
為提高這對(duì)軸承在較為惡劣工作條件下的可靠性，在軸承的設(shè)計(jì)、制造和選用方面提出專門的要求：
3.1 對(duì)接觸角的選擇
7215軸承是角接觸球軸承，角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，其軸向載荷能力由接觸角決定，接觸角越大承受軸向載荷能力越大。角接觸球軸承有三種接觸角的規(guī)格，分別為15°、25°和40°，原TY320液力變矩器上選用25°接觸角的軸承，40°接觸角的軸承適用于承受較大的軸向載荷，這對(duì)軸承在推土機(jī)重負(fù)荷工作時(shí)要承受很大的軸向沖擊載荷，所以我們改選用接觸角為40°的7215B/DB軸承。（后置代號(hào)B表示接觸角為40°）
3.2 對(duì)內(nèi)套圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)
7215B/DB軸承的內(nèi)套圈有兩種規(guī)格，一種內(nèi)套圈滾道兩邊軸肩的直徑是相同的，由于角接觸球軸承只能承受一個(gè)方向的軸向載荷，這樣內(nèi)套圈滾道一邊的軸肩不會(huì)受到軸向載荷，另一邊的軸肩又承受不了很大的軸向沖擊載荷。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在相同重量的情況下，另一種規(guī)格內(nèi)套圈滾道兩邊軸肩的直徑是不相同的，不承受軸向載荷一邊的軸肩直徑減小，承受軸向載荷一邊的軸肩直徑加大，這樣就使這種規(guī)格的軸承能承受更大的軸向沖擊載荷。所以我們選用后一種規(guī)格的優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)套圈。
3.3 對(duì)保持架材料和式樣的要求
保持架所受的機(jī)械應(yīng)力來(lái)自摩擦力、應(yīng)變力和慣性力，同時(shí)還受到某些潤(rùn)滑油及其老化生成物、有機(jī)雜質(zhì)等化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，因此保持架材料的選擇對(duì)軸承運(yùn)行可靠性影響很大。由于軸承在較高溫度中工作，不能采用酚醛層壓布管實(shí)體保持架或尼龍保持架，并且頻繁受到很大軸向沖擊載荷，所以我們選用黃銅實(shí)體保持架的7215BM/DB軸承。（后置代號(hào)M表示黃銅實(shí)體保持架）。由于軸承內(nèi)、外套圈滾道兩邊軸肩不同直徑的結(jié)構(gòu)，留給保持架的空間就不大了。如采用內(nèi)套圈引導(dǎo)式的保持架，則保持架的厚度就較薄，為加強(qiáng)保持架的強(qiáng)度，保持架設(shè)計(jì)為滾珠引導(dǎo)的錐臺(tái)式的保持架。
3.4 對(duì)預(yù)緊變形量δ的確定
成對(duì)安裝的角接觸球軸承是在軸承生產(chǎn)中已考慮到預(yù)緊變形量的大小，在相配對(duì)的兩個(gè)軸承的內(nèi)套圈或外套圈的端面上，磨去一定的預(yù)緊變形量δ，當(dāng)將這對(duì)軸承安裝到軸承部件上去時(shí)，用緊固裝置壓緊相應(yīng)端面，兩軸承即處于預(yù)緊狀態(tài)。如圖2所示。
對(duì)軸承預(yù)緊的目的是：增加軸承的剛度；使旋轉(zhuǎn)軸在軸向和徑向正確定位，提高軸的旋轉(zhuǎn)精度；降低軸承部位的振動(dòng)和噪音；防止?jié)L動(dòng)體的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)打滑現(xiàn)象；增大軸承內(nèi)部負(fù)荷區(qū)域，提高軸承內(nèi)部負(fù)荷分布的合理性；補(bǔ)償因磨損造成的軸承內(nèi)部游隙變化；合理的預(yù)緊可以防止振紋損傷和減少摩擦磨損；延長(zhǎng)軸承壽命。
但是預(yù)緊變形量過(guò)大，會(huì)使軸承工作時(shí)摩擦力矩增大，導(dǎo)致軸承的過(guò)熱和使用壽命下降。因此要根據(jù)載荷情況和使用要求選取恰當(dāng)?shù)念A(yù)緊變形量，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定合適的預(yù)緊變形量。
實(shí)際軸承在工作狀態(tài)、安裝狀態(tài)、自然狀態(tài)、制造狀態(tài)這四種狀態(tài)下的預(yù)緊變形量是不同的。工作狀態(tài)溫度升高使預(yù)緊變形量增大，安裝狀態(tài)孔和軸的過(guò)盈量也使預(yù)緊變形量增大，所以軸承在制造狀態(tài)時(shí)的預(yù)緊變形量要小于工作狀態(tài)時(shí)的預(yù)緊變形量，小多少是根據(jù)工作狀態(tài)時(shí)的溫度和安裝孔和軸的公差來(lái)決定的。我們經(jīng)過(guò)實(shí)際安裝和試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，已確定了最合適的預(yù)緊變形量。
4 軸承在安裝工藝方面的專門要求
安裝過(guò)程中的操作不當(dāng)，是造成軸承的早期損壞的重要隱患。我們?cè)谳S承安裝工藝方面也提出專門要求：
4.1 不允許用敲擊法安裝軸承，必須用壓入法安裝軸承。
4.2 必須用按壓入法設(shè)計(jì)的專用工裝安裝軸承。
4.3 壓入軸承外套圈時(shí)，必須墊實(shí)泵輪接盤軸承孔下的孔肩，防止壓到底時(shí)造成孔肩根部的內(nèi)傷。
4.4 壓入內(nèi)套圈前，單配定位罩與軸承端面的間隙達(dá)到裝配工藝要求，如圖3所示。
4.5 壓入內(nèi)套圈時(shí)必須用導(dǎo)向裝置，防止壓偏造成軸面損傷。
4.6 內(nèi)套圈壓板的兩螺栓必須在泵輪與泵輪接盤36個(gè)螺栓擰緊后再可擰緊。
4.7 安裝好后轉(zhuǎn)動(dòng)泵輪接盤無(wú)異常摩擦感覺(jué)，相對(duì)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可有點(diǎn)預(yù)緊的連動(dòng)感覺(jué)，不能與輸出軸咬死。
