如何通過安裝優(yōu)化轉盤軸承性能？

本文刊登于中國軸協(xié)會刊《軸承工業(yè)》2022年第9期“專業(yè)知識”欄目

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將轉盤軸承安裝在適當?shù)慕Y構上，對合理分配支承載荷和應力至關重要。如果沒有適當?shù)慕Y構，軸承性能可能會受到影響。密封件、小齒輪、齒輪和螺栓的性能也是如此。因此，在設計過程中應盡早考慮安裝。

軸承挑選的因素

當然，設計師的首要任務是為轉盤軸承規(guī)定尺寸。軸承制造商可根據(jù)所施加的載荷和理想的安裝情況推薦尺寸。例如，在重型設備中，轉盤軸承及其安裝結構的主要任務是處理翻轉力矩載荷。此外，帶有整體齒輪裝置的轉盤軸承的尺寸必須具有足夠的齒輪強度和小齒輪驅動位置。另一個因素是軸承鏜孔中的中心開口應多大.....這對軸承尺寸的影響可能與應用載荷一樣大。

護罩是另一個考慮因素。雖然大多數(shù)轉盤軸承都是由制造商密封的，但通常建議使用護罩，以避免密封損壞以及灰塵等污物進入。如果使用高壓水清洗，這一點更為重要。圖1顯示了一個典型的布局。

安裝結構完整性

安裝結構中對剛性的需求怎么強調也不為過。經(jīng)驗豐富的設計師知道，他們應該避免使用更高承載力的軸承來抵消脆弱的安裝表面的捷徑。如果承重結構不夠堅固，無法在均勻支撐軸承的同時將增加的荷載均勻地轉移到軸承上，則更大的承載力將無法彌補。其后果可能一目了然，比如過度偏轉或旋轉阻力。有時，由于集中載荷導致齒輪不均勻磨損或性能降低，盡管這種情況出現(xiàn)的時間較晚。

在許多情況下，設計者可以遵循軸承制造商推薦的鋼板安裝厚度。此類建議基于滾動元件或套圈截面的尺寸。只要加固均勻且通過試驗驗證，用角撐板或槽鋼加固薄鋼板是一種替代方法（圖2）。應避免在軸承下使用薄的“座板”。它們往往只在局部區(qū)域提供剛性支撐，使固定螺栓和滾動體承受更大的壓力。

安裝結構撓度是另一個重要因素。有限元分析（FEA）是一種很好的評估方法，但應通過測試（如千分表）確認結果，以確保其在軸承制造商的限制范圍內。還應測試軸承在載荷下的撓度。圖3顯示了四點、八點球軸承的典型容許安裝結構撓度，作為軸承變槳和球體直徑的函數(shù)。有關替代設計，可請咨詢軸承制造商。

安裝面，如軸承，應按照精確的規(guī)格制造。安裝在非平面上的轉盤軸承即使在施加外部載荷之前，也會在滾動體上產(chǎn)生應力集中。軸承通常在工廠組裝，內部游隙很小，可以補償安裝表面的一點不平整。

圖4顯示了四點、八點球軸承的典型允許安裝面不平整度與軸承節(jié)圓直徑、球體直徑的函數(shù)關系。超出制造商規(guī)定的平面度會導致高摩擦扭矩，并相應縮短軸承壽命。

緊固軸承

軸承與結構接觸的臨末一步是安裝軸承。不言而喻，結構中安裝孔的位置公差必須與軸承圈中的孔及其位置公差相關聯(lián)。結構設備中的大多數(shù)孔都鉆得略大于螺栓，然后正確定位，以便正確對齊。內圈或外圈上的導向直徑有助于定位軸承和提高齒輪嚙合精度。

內外圈上的一整圈螺栓是固定轉盤軸承的佳方法。通常，螺栓應為SAE J429 8級或ISO 898-1 10.9級。假設遵循了正確的安裝和結構支撐指南，軸承中的孔型將適合其額定載荷。然而，由于安裝結構的變化會顯著影響螺栓荷載分布，設計師應始終驗證螺栓是否適合其特定應用。

不均勻載荷不僅會導致螺栓載荷高于預期值，而且會導致軸承的某些區(qū)域支撐和約束不足。這會導致滾動體載荷分布不良，應力增大，影響軸承性能。

所有螺栓應按照設備設計者的指示擰緊，以限度地減少過早磨損、設備損壞甚至受損的可能性。螺栓預緊力應分三個階段進行——設備設計師設計預緊力的30%、80%和100%——使用交叉緊固螺栓的“星形”技術（見圖5）。定期檢查螺栓預緊力。

所有螺栓應使用校準設備精確擰緊。兩個常見的例子是扭矩扳手或液壓螺栓擰緊器，以避免過度擰緊。例如，SKF的Hydrocam螺栓擰緊器（圖6）專門設計用于將螺栓安裝在轉盤軸承上。它確保所有螺栓上的預緊均勻，優(yōu)化屈服強度，有四種不同的設計可供選擇。

通過增加緊固件的“拉伸”部分，使螺栓接頭更不易松動；即從螺栓或螺絲頭下方到第一個嚙合螺紋的螺栓長度，如圖7的內圈所示。通過朝孔底部攻絲安裝孔，可以獲得額外的拉伸長度。

結論

安裝結構對轉盤軸承的性能起著關鍵作用，應在設計過程的早期予以考慮。適當適宜的軸承，安裝在具有適當撓度和緊固強度的平坦、剛性表面上，應容易達到其全部承載力，并有助于成功應用。

（來源：《Kaydon Bearings》 翻譯：洛陽LYC軸承有限公司技術中心 侯?。?/p>