赵国徽
陕钢集团汉中钢铁有限责任公司 陕西省汉中市 724200
摘要：在应用轧机减速机应用的过程中，经常会出现调心滚子轴承异常故障的问题，严重缩短了整体应用寿命。根据相关失效原理分析发现，轴承内部承受了超过极限的轴向力以及径向压力。通过对原轴承体的内部规划结构进行深入分析，采取有效措施进行改进，能够达到良好的应用效果，并结合大型钢保持架的深入加工进行应用验证。本文首先分析了示例轴承的调整状态，随后阐述其失效原因，并针对优化策略进行深入研究，以供参考。
关键词：轧机减速；滚子轴承；设计应用
引言：滚动轴承属于工业应用中的基础部件，能够为机械提供良好的承载效果，使其灵活性得到有效提升。调心滚子轴承能够对轴向以及径向的双向压力进行承载，同时发挥调心效果，避免轴承内部的弯曲变形以及配合面的不对中问题，使其能够被应用于工业处理过程的齿轮箱内部，是著名的万能轴承之一。然而，轴承的应用情况较为复杂，面临的磨损因素较多，导致整体损坏概率较高。在减速机进行运作的过程中，轴承属于寿命最短、最容易损坏的部件之一。通过对损坏的轴承进行深入研究，并采取相关设计思路进行改进，能够提高轴承的承受压力极限，使其应用寿命得到有效提升。降低更换成本，提升经济效益。
1 示例轴承调整案例概况
减速机的高速轴固定区域轴承主要使用241系列的调心滚子轴承，此轴承的主要结构为图1所示。在轴承的外圈与内圈中存在着滚动体结构，能够与保持架和固定挡边组成完善的轴承整体。同时，外圈区域内部存在空隙，能够从此处进行注油操作。轴承内圈具有外挡边，精度，游隙，整体基础质量较高。轴承转速为，工作温度区域处在。通过使用齿轮油体进行润滑操作，能够实现良好的循环。对于内部承受力的情况尚不清晰，相关轴承主要采用国外某公司的同保持体结构轴承，滚子数量处在23粒左右，预期使用寿命为7个月。国产公司使用分体保持架，寿命预期为三个月左右，故障表现形态为钢保持架底部断裂，造成轴承运行失效。国外公司轴承采用半体保持柳接架构，经常出现柳钉错位问题，导致保持架损坏。内部轨道痕迹具有划伤现象，不利于正常运行。
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图1 示例轴承基础结构
2失效原因分析
通过对轴承故障原因进行深入分析，可以明确其主要问题在于减速机内部所使用的斜向齿轮传动出现故障。该处轴承主要安装在传动轴的末端方向，需要经受强烈的轴向力冲击。而241型号的调心滚子轴承设计主要面向径向力，对轴向力的承载效果不佳，导致出现故障问题。同时，该轴承出现了单列区域承力过度的情况，此类轴向力存在着一定的限度，如果出现单列受载状况，会导致内部滚子出现滑动，对轴承造成严重的损伤。单列受载问题会导致滚子的转速出现异常，对保持架的结构产生冲击，降低整体稳定性[1]。通常情况下，在轴承应用过程中，由于冲击力较强，需要保持架提供保护效果。而黄铜结构材料的保持架无法承受过大的冲击力，导致出现损坏问题。同时，此款轴承的中挡边无法达到轴向运动的效果，导致对滚子载荷调整不到位，进一步加强了受力不均的问题，降低了结构安全性。
3优化设计策略分析
在针对上述工程问题进行优化的过程中，相关人员应当深入研究轴承的具体结构，并将对故障区域的问题原因进行分析。使整体优化策略能够达到预定效果，降低出现问题的概率。同时，在进行优化的过程中，需要考虑到轴承所处的环境条件情况，对其进行针对性优化，避免优化措施不起作用的问题。在选取优化策略的过程中，需要适当调整相关优化方案的数量，并对每种优化方案进行测试，选择合适的方案进行结构改善。使其能够胜任相关工作要求，提高运行质量，延长运行寿命。轴承优化后的实际结构如图2所示，优化工程思路在保证轴承外观的基础形态不发生变化的情况下，保证其能够适应基础安装位置，并降低工程问题出现的概率，实现适应性、灵活性的提升。同时，还需要尽可能保持其原有承载效果，降低对材料的需求，提高经济效益，保证轴承的经济性能够维持原状。对于承载力的提升，可以采用加强保持架厚度的方式进行操作，避免承载力过低导致的相关问题。实际优化方案可以采用分体连接方式的碳钢保持架，代替原有的黄铜材料保持架，进而大幅提升整体结构强度，实现良好的工程效果提升目标。对于材料的类型，工程人员可以选用20号钢，并保持原有的保持架尺寸，进一步增强整体结构强度，提高承力的极限。同时，还可以选择增强保持架厚度的方式，提高应用效果。针对轴承的优化方案存在两种选择。第一种是保持原有的滚子数量，尽可能降低滚子的基础直径[2]。第二种方式是保持滚子的基础直径不变，降低滚子的数量。在面向工作的过程中，轴承所承受的压力条件较为复杂。为了保持其能够胜任承载任务，不应选取减小直径的方案。因此，可以对滚子的数量进行降低，使其减少至十九粒。同时，滚子长度由原有的降低至，达到增强梁架结构强度的效果。由于滚子长度降低，需要注意如图3所示的开口尺寸，如果尺寸安排不当，容易导致滚子出现掉出问题。同时，需要取消固定挡边，采用活动式中挡圈。保证其能够在运转过程中，对转子发挥引导效果，使其能够承受双向载荷，达到补偿承载的目的。在滚子载荷进行受载的过程中，需要注意应力集中问题，使保持架能够发挥基础效果，提高运行效率。
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图3 分体保持架结构
4 后续保持架加工技术
此类设计策略的主要工程难点在于大型保持架的兜孔加工操作，通常情况下，保持架兜孔的形状如图4所示，结构与滚动体相似。传统的铜材料保持架利用高速钢体钻头，进行整体孔径加工，并进一步加深直径。但在保持架应用材料转变为钢材后，加工过程中的切削力过大，容易导致钻头损坏。同时，传统工艺在进行加工的过程中，塑性区域大于整体厚度。导致加工完成时容易产生大量的毛刺，不利于进一步应用[3]。因此，应当将保持架加工技术改变为铣削方式，这种方式能够对兜孔的侧面和底面进行加工，使其可以满足基础加工性能要求。同时，对加工的过程中整体切削力级别较小，刀头可以重复利用。降低了加工工序的准备时间，提高了经济效益。与传统的加工方法相比，这种加工方式能够达到更小的差值，实现避免毛刺的效果。通过利用自动编程技术，该加工方式已经在轴承厂内部实现了快速保持架制造，整体应用效果能够得到验证，有利于进一步推广。在针对保持架进行加工的过程中，应当对兜孔结构进行适当的优化，降低其加工难度，实现经济效益的提升。
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图4 保持架兜孔结构
结束语
综上所述，在轴承进行应用的过程中。应当对其结构进行深入优化，实现良好的工程效果，降低出现使用问题的概率。同时，还需要对保持架的应用技术进行分析，采取有效的加工措施，降低问题的发生概率。促进工程效益得到有效提升，避免轴承应用过程中出现异常问题。
参考文献
[1]陈智光. 中轧机减速机轴承引起振值过高原因分析及其修复[J]. 现代制造技术与装备, 2017(2):100-100.
[2]温智阳. 振动筛专用调心滚子轴承的设计计算与应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2016(11).
[3]郭静瑜. 基于振动与噪声影响因素分析的调心滚子轴承优化设计研究[D]. 2016.