特大型转盘轴承实体保持架的改进措施

Tips:转盘轴承，保持架

目前，国内多次出现因特大型转盘轴承在使用过程中被损坏，从而导致设备发生重大故障的质量事故。通过分析发现造成故障的主要原因是实体保持架的断裂破坏，改变了滚动体的运行轨迹，从而涉及到轴承套圈，使滚道摩擦发热，磨损严重，影响了轴承旋转精度，甚至使轴承卡死失效。

转盘三排圆柱滚子组合轴承大多采用的是两排轴向带保持架的滚子组件和径向满装滚子的结构型式，其实体保持架结构为压铸铝合金保持架和分段兜孔尼龙保持架型式。由于压铸铝合金结构保持架本身存在一定的质量问题，难以达到转盘轴承的使用工况要求。

铝合金保持架均采用压力铸造成型的方法制造。通过对其压铸成型的过程、模具结构等进行分析后发现，这样加工出的产品金属晶粒粗大，内部疏松、气孔、砂眼较多。成型时，压铸机的注射柱塞将金属熔料快速压入到密闭的模具型腔，被高速注入的熔料会在型腔内形成多个环流的汇合。型腔内聚集在汇合区的空气有一部份从合模间隙中排出，无法排出的部份就被包裹在产品中形成气孔、砂眼等缺陷。保持架的这种结构和加工工艺决定了它无法避免这种铸造缺陷的产生，给保持架的断裂留下了隐患。

转盘轴承保持架常用材料为ZAL102，性能特点是强度低、脆性大（抗拉强度бb≤15、延伸率δ≤4）。转盘轴承大多使用在港口码头、转炉、矿山等大型机械设备中，工作环境较为恶劣。酸雾、沙尘、铁粉、氧化皮等异物可进入保持架内并粘附在润滑脂上，通过轴承运转逐渐积累在保持架与滚动体之间，这些异物积满滚动体与兜孔之间的间隙后，保持架与滚子就会卡死。虽然轴承回转时保持架本身不传递负荷，但设备产生的强大动力使轴承无法停止运转，此时首当其冲被破坏的就是强度最薄弱的铝制保持架。从滚子在滚道中的运动轨迹上讲，由于受到上、下滚道旋转的带动，滚子沿着滚道切线方向作直线运动。受到保持架的制约后，滚子才会顺着滚道作圆周运动。保持架断裂后，滚子将不再顺着滚道作圆周运动，而是沿着滚道切线方向作直线运动，其会在轴承滚道内“打横”，滚子与滚道之间由滚动摩擦转为滑动摩擦，阻力增大，温度升高，进一步造成对整个轴承的破坏。

针对传统保持架材料、结构方面的不足，若要提高轴承的安全可靠性和使用寿命，我们必须对保持架的材料、加工工艺方案及其设计结构进行改进。

改进后可采用以下技术方案：其断面结构为“工”字型的断面形状，“DW”为滚子直径，H=DW-0.6～2.0，“H”高度在轴承轴心线为水平时选小值，一般在0.6～2.0之间，以防止保持架在运转过程中产生过大的轴向窜动。当轴承轴心线为垂直时，由于重力作用，重量始终落在滚道上，不会产生轴向窜动，所以可选大值，一般在1～2之间。滚子的高度与保持架孔间隙为0.5～0.8之间。在转盘轴承水平放置使用时，“H”型截面的上、下两端面可以不分反正在滚道上作为引导面，从而保证保持架的旋转灵活性和稳定性。该型保持架窗孔没有圆弧，避免了因滚子卡死保持架而造成对轴承的破坏，使重型转盘轴承的安全性得以提高。
对于工作基面确定的重型转盘轴承，不需要保持架做双面引导，只要基面引导就能保证轴承的旋转技术要求。此类保持架可以设计为“п型”，工作原理同“工”型结构，另一方面，保持架材料我们选用H62铜或20号钢代替原来的铸铝（ZL102），使保持架的机械性能有了很大提高。

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