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摘要：为了解决涤纶短纤牵伸机生产调试中轴承异常的问题，分析了轴承的工作原理和实际操作，确定了故障原因，并提出了相应的解决方案，并指出了最小轴承载荷的问题很容易忽略。通过关注最小轴承载荷的计算，可以解决涤纶短纤牵伸机的异常滚动轴承故障，既可以保证生产和产品质量，又可以节省成本。
关键词：涤纶短纤；牵伸机轴；轴承失效
一、牵伸机轴承概述
轴承是支撑旋转轴及其上的组件，从而保持正确的操作位置和轴的旋转精度。只要有旋转轴，就需要轴承。设计人员在选择轴承时，需要考虑可用空间，负载，可接受的倾斜角度，精度，速度，低噪声运动，刚度，轴向位移，安装，拆卸和密封要求。基于上述选择轴承的因素，涤纶短纤后处理中设备牵伸机是由实心外圈，实心圈和球形滚道组成的双列不可分离轴承，选择了调心滚子轴承（重系列）。调心滚子轴承由带保持架的滚筒式滚筒组成，对称的鼓形滚子可以在外圈的球形轨道中自由倾斜，并补偿轴弯曲和配合面未对准的情况，能承受非常高的负载并自动调整中心。适用于重载，轴挠度和对准要求高的工况。一般而言，该轴承的设计和选择主要考虑其工作条件下的最大负载以及该负载下的寿命，同时考虑到在使用过程中必须保证的最小负载，很少有人注意。为了确保轴承正常工作，如果滚子轴承力未达到最小负荷，则球形滚子轴承必须承受一定的最小负荷，尤其是在高速下，摩擦会对轴承的滚动产生不利影响，在安装现场产生的结果罕见。
二、设备问题及分析
洛阳某公司上的三条涤纶短纤生产线（以下称为：Ⅰ线，Ⅱ线，Ⅲ线），日产量为150吨，采用美国杜邦工艺技术。其中涤纶短纤生产线的后处理设备由我公司生产制造，设备中第三牵伸机设计机速度为300m/min，工艺速度为270m/min。新设备到用户现场均要进行空试运行，结果发现第三牵伸机输入轴轴承（见图1）经常出现故障。由于牵伸机很重，更换轴承很费时，费力，并且在安装和调试中造成很多麻烦。
众所周知，在完成新生产线的安装后（或在维护和更换轴承之后），应该执行空车运转测试。在空车对三条生产线进行调试期间，发现Ⅰ线的第三牵伸机操作过程中输入轴轴承出现故障（见图2），更换新轴承后，运行一切正常，并顺利挂丝生产。Ⅱ线经过24小时运转后，带负荷生产一切正常。但Ⅲ线因该处经常发生轴承失效故障，使整条生产线无法正常生产运行。因此，空车试验运行如表1所示。
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图1第三牵伸机输入轴示意
生产线的输入轴有四个轴承连续损坏了一个月，使整个生产线无法正常生产。列出轴承失效的原因，并逐一进行分析。但是，磁场障碍是轴承远离输入侧，应力很小，两个轴承在同一轴上，输入轴的端侧未损坏，并且损坏的轴承始终这是末端的外排（见图2）与常规轴承的故障现象相比，常规故障的原因不适用。仔细研究了双列调心滚子轴承特性的手册说明，并阅读了SKF轴承手册“为使轴承获得良好运行，球面滚子轴承必须承受一定的最小负荷，尤其在高速时，滚子和保持架的惯性力以及润滑剂内的摩擦会对轴承的滚动产生不良影响。在滚子和滚道之间能产生对轴承具有损害的滑动运动。在低温状态下润滑剂粘度高的情况下，可能需要更大的最小负荷（高于P0=0.02C0，P0为当量动负荷，C0为轴承额定动负荷），轴承支撑的重量加上外力，若未能达到最小负荷，该球面滚子轴承必须施以额外的径向负荷”。更换新轴承后，不在进行空车运转，直接挂丝（加负载）生产，以180m/min的中速运行30分钟没有异常问题后，将速度提高到270m/min，并连续运行3小时，没有故障发生，正常生产。对图1所示的结构进一步分析表明，在空车中拖动输入轴时，在输入轴远端附近的轴承上的径向和轴向力很小，而在相对的一排滚子上的力则较小。
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图2失效轴承示意
经过计算，运行中的轴承的额定动载荷为1100kN，设备运转时轴承承受的实际载荷为15kN，最小允许载荷为22kN，相差7kN。如果实际动态负载小于允许的最小负载，并且空车在高速行驶，则滚子和滚道之间可能会发生强烈的打滑，从而导致滚子磨损和轴承损坏。这三条生产线是同一设备。为什么Ⅰ线上没有轴承故障？Ⅰ线也有类似的问题，但是更换新轴承后，它工作正常，Ⅰ线的情况是否如此？对于此问题，检查零件检查记录，组装记录表明I号线每个输入轴和箱体结合件轴承的安装孔的制造精度在极限偏差的上限，并且整体传递摩擦阻力较高，并且超过了轴承的最小载荷要求，因此在空车的测试过程中没有滑动摩擦，轴承没有故障。I线出现问题后，在车间更换新的轴承和联轴器，同轴度虽不是精确调节的，但是边际偏差也处于上限，这增加了轴承的径向力并阻止轴承的轴向游动。没有因滑动摩擦而造成的进一步损坏。另外，Ⅱ线输入轴和箱体结合件轴承安装孔的制造精度较高，即使在制造现场更换轴承，输入轴和安装孔的安装精度也较高。在运行过程中，轴承在旋转过程中远离输入端的径向和轴向载荷太小，导致滚子与滚道表面之间发生强烈滑动，从而导致轴承磨损。
三、解决办法
对于这种类型的设备，可以在轴的驱动侧增加一个减速器，以减慢输入轴的速度，来避免此类问题，也可以在轴承供应商的指导下选择单列球轴承，笔者倾向于前者。现场空车运转时，速度应低于100m/min，加负载后再高速运行。
结束语
技术人员通常会在轴承设计中更加关注轴承动载荷，润滑条件和使用寿命。最小负载的问题通常被忽略，但是设计人员很难进行准确的计算，尤其是当最小负载处于临界状态时。通常认为该轴承问题是由于安装精度差而造成的，这在症状上难以解决。在关注最小轴承载荷的计算之后，不仅解决了短纤牵伸机轴承故障的问题，而且还作为安装启动的指南，既节省了公司成本，又节省了安装和调试时间也提高了产品的声誉，并且轴承供应商技术人员为客户提供建议，一同分析和解决轴承使用过程中遇到的问题。因此，找到并解决这个问题非常重要，其经济效益是不可估量的。
参考文献
[1]韩都,岑岚,魏盈盈,等.再生涤纶针织物毛坯质量影响因素研究[J].针织工业,2020,(6):20-22.
[2]李洋.浅析SKF轴承手册的应用[J].工程技术,2019,8