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淺談影響繞絲機車頭主軸軸承壽命的原因及預防改進
2011-01-24
作者：賈廣林，謝朝軍，楊少林，徐宏杰
（西北機器廠）
（西北機器廠）
摘 要：對影響繞絲機車頭主軸軸承壽命的原因進行系統分析，根據起產生故障的原因提出新的改進方案，并通過試驗使之符合要求。
關鍵詞：軸承壽命；故障分析；改進措施
1 引言
隨著社會經濟的不斷發展，滾動軸承作為標準的精密零件已廣泛的應用于工業、農業及國防科技事業等各個領域。如果軸承在使用過程中發生損壞等意外情況時，將會出現設備停轉、功能受損等嚴重情況。本文以我廠生產的J62005-2/ZF型繞絲機為例，對影響其主軸軸承壽命的原因進行系統分析并提出合理的改進措施。
我先簡單的介紹一下繞絲機車頭主軸結構及工作條件，其結構如圖1所示，三個軸承支撐著主軸，工作條件為輕負荷、高轉速，轉速為30000rpm。芯線由14#主軸中心孔穿過，作勻速直線運動，裝在13#密封套的鎢絲通過高速旋轉拋出來，均勻的纏繞在芯線上，形成均勻的螺距。6#軸承7000C為2件，P4級，9#軸承B7001C，P4級，且嚴禁油從右端滲出。一般情況下，主軸軸承使用三個月左右就會失效，Z好的也不超過半年。軸承失效形式為，軸承轉動起來不靈活，有死點，且工作起來噪音大，繞的燈絲螺距不均勻，解剖后軸承內環滾道及軸承外環與主軸筒配合處內環與軸外徑配合處均有不同程度的輕微的咬傷痕跡?，F根據其失效形式進行如下分析及改進。
關鍵詞：軸承壽命；故障分析；改進措施
1 引言
隨著社會經濟的不斷發展，滾動軸承作為標準的精密零件已廣泛的應用于工業、農業及國防科技事業等各個領域。如果軸承在使用過程中發生損壞等意外情況時，將會出現設備停轉、功能受損等嚴重情況。本文以我廠生產的J62005-2/ZF型繞絲機為例，對影響其主軸軸承壽命的原因進行系統分析并提出合理的改進措施。
我先簡單的介紹一下繞絲機車頭主軸結構及工作條件，其結構如圖1所示，三個軸承支撐著主軸，工作條件為輕負荷、高轉速，轉速為30000rpm。芯線由14#主軸中心孔穿過，作勻速直線運動，裝在13#密封套的鎢絲通過高速旋轉拋出來，均勻的纏繞在芯線上，形成均勻的螺距。6#軸承7000C為2件，P4級，9#軸承B7001C，P4級，且嚴禁油從右端滲出。一般情況下，主軸軸承使用三個月左右就會失效，Z好的也不超過半年。軸承失效形式為，軸承轉動起來不靈活，有死點，且工作起來噪音大，繞的燈絲螺距不均勻，解剖后軸承內環滾道及軸承外環與主軸筒配合處內環與軸外徑配合處均有不同程度的輕微的咬傷痕跡?，F根據其失效形式進行如下分析及改進。
2 影響因素及預防改進措施
2.1軸承本身內在因素的影響
一般情況下，由于此原因而造成軸承損壞的可能性極小，這主要取決于軸承制造時的本身質量精度。
2.1軸承本身內在因素的影響
一般情況下，由于此原因而造成軸承損壞的可能性極小，這主要取決于軸承制造時的本身質量精度。
預防改進：借助本廠檢測部門，對此機構上每個軸承進行仔細檢測，并按公差進行分類，每0.0015mm范圍為一組分類，以備裝配時選配，凡未達到軸承本身精度要求的一律不得使用。
2.2 外在因素的影響
2.2.1軸承內外圈公差配合設計精度對軸承壽命的影響
一般軸承的內徑及外徑尺寸公差是按國家標準公差制造的，其內圈與軸、外圈與座孔的配合松緊程度是根據國標選擇配合的。此機構中，軸選用js6，座孔選用H6，但由于此設備中主軸的特殊工作情況，當主軸以30000rpm高速旋轉時，會產生大量的熱，由于熱脹冷縮，使軸承內外圈膨脹，當外圈膨脹時，而座孔公差又小，故會損壞軸承，內圈膨脹時，會與主軸外徑之間產生微小間隙，使軸承內徑與軸之間有相對運動，從而損壞軸承內徑或主軸外徑。而當座孔公差選用太大時，即座孔與軸承外徑有間隙，由于其工作方式為懸臂，故容易損壞座孔與軸承外徑。所以根據圖示，軸承外徑與座孔的配合選用小間隙，軸承內徑與軸的配合選用過渡配合中的小間隙，保證裝配時有0.002mm的間隙。
改進：通過大量試驗，軸選用js4，孔選用H4，并且裝配時根據軸承公差選配安裝。這雖然增加了加工難度，但確大大提高軸承壽命，延長設備的使用壽命。
一般軸承的內徑及外徑尺寸公差是按國家標準公差制造的，其內圈與軸、外圈與座孔的配合松緊程度是根據國標選擇配合的。此機構中，軸選用js6，座孔選用H6，但由于此設備中主軸的特殊工作情況，當主軸以30000rpm高速旋轉時，會產生大量的熱，由于熱脹冷縮，使軸承內外圈膨脹，當外圈膨脹時，而座孔公差又小，故會損壞軸承，內圈膨脹時，會與主軸外徑之間產生微小間隙，使軸承內徑與軸之間有相對運動，從而損壞軸承內徑或主軸外徑。而當座孔公差選用太大時，即座孔與軸承外徑有間隙，由于其工作方式為懸臂，故容易損壞座孔與軸承外徑。所以根據圖示，軸承外徑與座孔的配合選用小間隙，軸承內徑與軸的配合選用過渡配合中的小間隙，保證裝配時有0.002mm的間隙。
改進：通過大量試驗，軸選用js4，孔選用H4，并且裝配時根據軸承公差選配安裝。這雖然增加了加工難度，但確大大提高軸承壽命，延長設備的使用壽命。
2.2.2 零件加工精度的影響
這主要是人為因素及機床精度的影響，在以前生產的繞絲機設備中，當發現該設備生產的產品廢品率較高或整機出現故障時，經反復檢測，此結構中有近5%是由于零件不合格超差原因而造成的。
改進：加工此設備零件時，采用高精度機床專用工裝，高級工專人加工，經檢驗員仔細檢驗，凡超差零件一律不得裝入設備。
2.2.3 安裝精度的影響
因為此設備為精密設備，而部分工人安裝時常出現以下錯誤：
a.零件及軸承清洗不干凈；
b.安裝軸承時，不采用專用工具，而用榔頭或金屬物錘擊；
c.安裝#5、#7、#10軸承時（見圖2），不注意安裝方向，致使油路不通；
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d.安裝時，軸承間隙調整不當。
改進：
① 安裝此部件時，工作場所必須清潔，嚴格防塵，在整個裝配過程中應仔細清洗全部零件，然后用壓縮空氣吹干，裝配前滴入少量6#機床主軸油，對高精度主軸及軸承應注意保護，輕取輕放；
① 安裝此部件時，工作場所必須清潔，嚴格防塵，在整個裝配過程中應仔細清洗全部零件，然后用壓縮空氣吹干，裝配前滴入少量6#機床主軸油，對高精度主軸及軸承應注意保護，輕取輕放；
②裝#6、#9軸承時，應兩只為一組，兩只的內外徑應挑選一致，允差0.002mm以內，裝時用手緊推入即可，嚴禁用榔頭或金屬物錘擊裝入；
?、垩b配時注意#5、#7、#10三個隔套的方向，必須保證油路暢通；
?、苎b配后應檢測主軸的軸向竄動在0.004mm以內，用0.5kgf推軸時，軸向間隙應在0.006~0.01范圍內；
⑤壓簧裝配前應進行嚴格挑選，每5件為一組，5件的受力和形變應接近，裝入后應保證主軸轉動靈活；
?、薮瞬考b配完后應做動平衡實驗，動平衡轉速為3000rpm，動平衡偏心距允差0.318um；
?、叽瞬考b完后，采用工裝，（如圖3所示），應進行空載試車，先分別在5000rpm、10000rpm、15000rpm、20000rpm、25000rpm、30000rpm這幾種速度由低至高逐步升速試車，每種轉速試車2小時，每半小時潤滑一次，且在整個過程中應檢測軸承的溫升，若溫升超過18℃，應立即停車檢修；
2.2.4潤滑不良對軸承壽命的影響
本主軸采用滴油潤滑，如果使用的潤滑劑粘度較大，則不能正常滲入軸承，或者潤滑油路不通，這些均會引起軸承壽命縮短
改進：
?、賾獧z測潤滑油路是否暢通；
?、賾獧z測潤滑油路是否暢通；
?、诓捎眠\動粘度為6.2~7.5mm2/s的N7機床主軸油潤滑。
3 結束語
對于軸承這種精度要求很高的特殊零件，在使用和安裝時我們應該嚴格規范化，只要注意以上幾個問題，就會避免不必要的損失。通過我廠多年來對電光源設備的研究及與用戶的調研和溝通，在經過大量實踐的基礎上逐步改進后，我廠現生產的該型號繞絲機已日趨完善，并已形成大批量銷售，給我廠帶來可觀的經濟效益。為電光源行業的用戶提供了可靠穩定的設備，受到用戶的好評。
對于軸承這種精度要求很高的特殊零件，在使用和安裝時我們應該嚴格規范化，只要注意以上幾個問題，就會避免不必要的損失。通過我廠多年來對電光源設備的研究及與用戶的調研和溝通，在經過大量實踐的基礎上逐步改進后，我廠現生產的該型號繞絲機已日趨完善，并已形成大批量銷售，給我廠帶來可觀的經濟效益。為電光源行業的用戶提供了可靠穩定的設備，受到用戶的好評。
參考文獻
[1]《中國機械工業標準匯編》,中國標準出版社.
[2]《機械設計手冊》,成大先主編,化學工業出版社.
[3]《滾動軸承應用手冊》,劉澤九主編,機械工業出版社.
[1]《中國機械工業標準匯編》,中國標準出版社.
[2]《機械設計手冊》,成大先主編,化學工業出版社.
[3]《滾動軸承應用手冊》,劉澤九主編,機械工業出版社.
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