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调心滚子轴承的用途附应用实例

来源：互联网 2022-03-26 20:46:57

调心滚子轴承具有两列滚子，主要承受径向载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。有较高的径向载荷能力，特别适用于重载荷或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。

该类型轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，能补偿同轴度误差。调心滚子轴承因其特性广泛应用于钢铁、造纸、海运、电力等行业的炼钢转炉、连铸机械、造纸机械、提升机械、减速机和矿山及重型机械上。

小编现为大家分享龙腾轴承山东总代理为国内某钢厂热轧生产线主减速机中的轴承产生故障后采取的一系列的解决方案。

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国内某钢厂热轧生产线主减速机中采用斜齿轮传动，轴承选用 241 系列调心滚子轴承，轴承内径达到480 mm，外径 790 mm，宽度 308 mm，属于大型轴承。该减速机使用过程中，轴承寿命短，易损坏。经应用龙腾轴承后轴承的寿命得到了极大提升，减少了生产停顿和轴承替换成本。

1 原轴承结构及使用工况

该减速机高速轴固定端轴承使用241系列CA型调心滚子轴承。轴承由外圈、内圈、滚动体、车制保持架和固定中挡边组成。其间使用的是某国产公司分体钢保持架，寿命4个月左右，失效形式是钢实体保持架底副断裂。

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2 失效原因分析

经过分析，认为造成轴承提前失效的原因如下:

( 1) 由于减速机采用斜齿轮传动，该轴承安装在传动轴固定端，轴承承受了较大的轴向力。而 241系列调心滚子轴承的设计初衷和应用场合主要承受较大径向力，而轴向力承载能力较弱。

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( 2) 出现了单列受载的情况。该类轴承游隙大于0且轴向力和径向力比值大到一定程度，出现下列情况:Fa/Fr＞tanα,式中: Fa 为轴向力; Fr 为径向力;α为接触角。此时理论上会出现单列受载的情况。滚子单列受载情况时会出现不受载列滚子打滑，使轴承运转中有损伤风险

（3）单列受载使两边滚子转速有差别，保持架运行速度不同，受载列转速较高，对保持架的性能有更高的要求。

( 4) 在使用过程中振动较大，有大冲击载荷的存在，使保持架承受较大冲击力，保持架不足以承载振动和冲击力。

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3 解决方案

针对以上工况，在不改变轴承外形尺寸 (安装位置限制) 和承载力的情况下，加大保持架厚度，增强其承载能力。具体的设计优化方案如下:

( 1) 采用分体式碳钢保持架取代黄铜保持架，材料选取 20 钢，保持架相关尺寸增大矿山减速机，以加强其强度和承载力。

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( 2) 增加保持架齿宽。可选方案有两种: 第一种方案是滚子数量不变，减小滚子直径; 第二种方案是保持滚子直径不变，减少滚子数量。由于工况中轴承受力复杂，为保证滚子有足够的承载力，减小其直径的方案不可取矿山减速机，因此选择第二种方案，确定为滚子数量减少至 20 粒。

( 3) 滚子长度由原来的 128 mm 减小到 120 mm，以增大保持架梁宽。因滚子减短，需注意如图3 中保持架外径开口锁量 L1 尺寸，若选取不当，装配时滚子极易从保持架掉出。此例中L = 105mm，α= 13°，L1取值 90 mm，经安装测试取值合适。

( 4) 取消固定中挡边，采用活动中挡圈。活动中挡圈和固定中挡边的主要区别在于: 轴承运转时，固定中挡边不可做轴向移动，但对滚子引导良好。当承受轴向载荷时不能调节两列滚子载荷，容易导致单列滚子受力或产生应力集中。而活动中挡圈可以做轴向移动，起到补偿左右，当轴承在承受轴向载荷时可以调节两列滚子的载荷，使其均匀受载，避免应力集中。若没有活动中挡圈，其功能由保持架承担

( 5) 轴承外形尺寸和套圈壁厚保持不变，以保证安装。其他技术要求符合现行国家和行业标准，如形位公差、热处理、探伤及检测方法等。

改进后的轴承经安装使用已达一年以上，目前尚无失效情况。

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