摘　要：對HWD100-40型螺杆泵軸承、同步（bù）齒（chǐ）輪故障進（jìn）行了詳細分析，並提出相（xiàng）應的改進措施。
　　關鍵詞：雙螺杆泵（bèng）：齒輪：球軸承：軸向力：潤滑
　　山東石（shí）大科技集（jí）團（tuán）有限公司勝華教學實驗廠在2006年的夏季生產裝置大檢修時考慮到螺杆泵的量穩節能的優點，在對常減壓車間（jiān）的燃料油係統改造過（guò）程中，采用黃山泵業的HWD100-40型螺杆泵。改造（zào）完成後，此螺杆泵運（yùn）行一直（zhí）比較平穩，在第二十八天，此泵出現雜音，軸承處的溫度有所上升，兩天後雜音變大，維修車間對此（cǐ）螺杆泵進行了拆檢維修（xiū）。拆檢發現：同步齒輪出現斷齒現象，齒輪箱內有大量的鐵屑沉積，一對雙列角接觸球軸承，一隻保持架已經破（pò）裂，滾動體脫（tuō）落，另一隻遊隙變大，晃動軸承有明顯的響聲，兩隻（zhī）軸承（chéng）都已經報廢。
　　作（zuò）為特護設備，機修車間對此次（cì）故障進行（háng）了分析。在查找故障原因時發現齒輪箱的油（yóu）標的位置（zhì）偏（piān）低，潤滑油加（jiā）到1/2的位置時，剛剛（gāng）浸到（dào）軸承外圈（quān），所以判斷為潤滑油油位過低，靠近螺套的雙列角接觸球軸承得不到（dào）很好的潤滑，導致損壞。軸承損壞後軸向力由起（qǐ）同步作用的斜齒輪承受，發生急劇磨損Z終（zhōng）齒輪發生斷裂並產生（shēng）噪音。維修車間維修裝複後，要求生產車間（jiān）提高潤滑油（yóu）的（de）油位。此（cǐ）泵在投用二十天左右（yòu）後，再次出現相同的故障，拆泵維修（xiū）發現故障現（xiàn）象同上，於是對（duì）齒輪、軸承磨損（sǔn）較快、壽命短的故障現象進行了深入分（fèn）析。
　　（1）齒輪磨損較快，出現（xiàn）斷齒。首先是齒（chǐ）輪輪齒的加工精度（接觸精度）及加工（gōng）工藝達不到設（shè）計要求，其次是齒輪的熱（rè）處理工藝不符合要求，從而大大降低了輪齒的強度，造成斷齒現象。
　　（2）軸承壽命短、磨損嚴重，特別是（shì）螺套側的（de）雙列角接觸球軸承。對拆下的軸承進行切割，切割（gē）後的軸承如圖1所示。從圖（tú）中可以看（kàn）出，滾動體（tǐ）已經變色脫皮，滾道上有（yǒu）明顯的凹坑，分（fèn）析其主要原因（yīn）有以下幾個方麵：
　　（a）螺套端的雙列角接觸球軸承（3207）損壞比較嚴重（chóng）。從圖片可以看出（chū），此軸承的損壞（huài）屬於接觸疲勞失效。接觸疲勞失效係指（zhǐ）軸承工作表麵受到交變應力（lì）的（de）作用而產生的（de）材料疲勞失（shī）效。接觸疲勞失效常見的形式是接觸（chù）疲勞（láo）剝落（luò）。接觸（chù）疲勞剝落發生在軸承工作表麵，往往也伴隨（suí）著疲勞裂紋，首先從接觸表麵以下Z大交變切應力處產生，然後擴展到表麵形成不同的剝落形狀，如點（diǎn）狀為點蝕或麻點（diǎn）剝（bāo）落，剝落成（chéng）小片狀的稱淺層剝落。剝落（luò）麵（miàn）逐漸擴大（dà）時往往向深層擴展（zhǎn），形成深層剝落。深層剝落是接觸疲勞失效的疲（pí）勞源。分析（xī）認為此泵的設計沒有平衡軸向力的措施（shī），所有的軸向力完（wán）全由雙列角接觸球軸承來承受，導致軸承的受力（lì）條（tiáo）件惡劣，所以在此工況下軸承的選型滿足不了平衡軸向力的要求。
　　（b）雙列角（jiǎo）接觸球軸承（3207）因設計在齒輪箱的近螺套端，離裝滿機油的齒輪箱側（cè）較（jiào）遠，同時油標的設（shè）計位置較低，按照1/3～1/2的（de）油（yóu）位標準（zhǔn）加油，機油無法浸到軸承。此外軸承箱（xiāng）空間比較小，加之軸上設計了定位套，也降低了機油的循環流動，使軸承產（chǎn）生（shēng）的熱量無法通過潤滑油帶走。
　　（c）所輸送的燃料油的溫度較高，蒸汽加熱後溫度可以達到120℃左右，平時從軸承箱外側測軸承處溫度85℃～95℃，已經超出軸承正常運行的溫度範圍，軸承始終在（zài）惡劣的工況下工作。
　　（d）齒輪和軸承共（gòng）用一個潤（rùn）滑（huá）腔，齒輪上磨下的鐵屑會隨著機油進入軸承的滑道，造成（chéng）滾珠的磨料磨損。
　　針對以上的故障原因分析采取如（rú）下的解決措施：
　　（1）合理地選用齒輪材質，改善齒（chǐ）輪的加工工藝及熱（rè）處理工藝。要提高齒輪精度，除了（le）機床、刀（dāo）具要提高精度外，還需要盡量減小對刀誤差，采用適（shì）當的（de）補償方法使加工出來的齒輪接觸精度在7級以上，以保證齒輪（lún）的接觸強度和疲勞強度；對齒輪毛坯（pī）要求必須正火處理，以達到（dào）便於切削加工、組（zǔ）織（zhī）均勻、消（xiāo）除鍛造內應力的目（mù）的，同時齒輪還必須（xū）經（jīng）過調質處（chù）理，這可以使齒輪具有較高的綜合機械性能（néng），提（tí）高齒輪心部的強度和韌性，使（shǐ）齒輪能承受較大的彎曲應力和衝（chōng）擊力；Z後齒輪（lún）還需要高頻淬火及低溫回火，這是決定齒輪（lún）表麵性能的關鍵工序，感應加熱表麵淬火可以在工件表層得到極細的“隱晶馬氏體”組織，從而提高齒輪表麵硬度和耐磨性，並使齒輪表麵有壓應（yīng）力存在而增加抗疲勞破（pò）壞的能力。
　　（2）改變雙列角接觸（chù）球軸承的安裝位置。讓其（qí）安裝在近齒輪側，這（zhè）樣一方麵遠離溫度較高的泵腔，使其所處的（de）環境溫度降低，同（tóng）時靠近齒輪的（de）潤滑油腔，改善雙（shuāng）列角接觸球軸承的潤滑條（tiáo）件，使其得到更充分的潤滑。
　　（3）將軸承座（zuò）設計成雙層結構，增加（jiā）水冷卻（què）係（xì）統（tǒng），吸收軸承產生的（de）熱量，降低潤滑油腔的溫度，為軸承和齒輪提供良好的工作環境（jìng）。
　　（4）對軸承需承受的軸向力重新進行校核，軸承需要（yào）重選，同時泵的（de）外形尺寸也須重新設計。考慮到成本，采取減小軸向力的措（cuò）施來改善軸承的載（zǎi）荷狀況，將出入口位置互（hù）換，即出入口的（de）位（wèi）置如圖2所示，螺（luó）套的右側由低壓側變為高（gāo）壓側，軸向力也由向右變為向左。由（yóu）於（yú）螺套的右端與軸相連，受力麵積要小於左端，因此產生的軸向力有所減小（xiǎo）。經過核算，軸向力可減小30%左右，所選軸承可以滿足載荷要求。
　　（5）軸承和齒輪共用同一個潤滑腔，如果單獨設計潤滑腔，不僅增（zēng）加了泄漏點，同時加工難度上升，螺（luó）杆（gǎn）泵的成本也（yě）會隨之上升。因此（cǐ）選擇在不改變原先設（shè）計的基（jī）礎上，通（tōng）過在油腔下側的放油絲堵上安裝（zhuāng）強力磁性吸鐵棒的（de）方法（fǎ）來吸附齒輪磨下的鐵屑（xiè），並在定期更換機油時對磁性棒進行清理（lǐ）。
　　（6）提高裝配精度。齒輪的裝配精（jīng）度對齒輪的工作性能有很（hěn）大影響，裝配時必須嚴（yán）格按照操作規程進行，裝（zhuāng）配中應達到如下（xià）要求：① 在安裝（zhuāng）軸時，必須嚴格控製（zhì）齒麵間（jiān）隙（xì）；在裝配齒輪時，應保證主動軸在兩個方向輕微轉動而（ér）從動軸不會隨之（zhī）轉（zhuǎn）動，否則，必須對齒（chǐ）輪進（jìn）行調整，使齒麵間隙符合工作性能的要求；② 齒輪安裝調整（zhěng）好後，必（bì）須（xū）將齒輪和定位（wèi）盤同步鑽孔，然後用銷釘定位，這樣在以後的維修中不必（bì）重複對齒輪的調整工作。
　　通過改進，HWD100-40型螺杆泵軸承的使用性能得（dé）到了明（míng）顯的改善，使用壽命提高，為常減壓車間燃料油係（xì）統的平穩運行提供了有力的保（bǎo）障（zhàng）。
　　參考文獻：
　　[1]沈寧福.新編金屬材料手冊[M].北京:科學出版社,2003.
　　[2]成大先.機械設計手冊[M].北京:化學工業出版社，2004.
　　[3]江甫炎.近代齒輪（lún）製造工藝[M].北京:航（háng）空（kōng）工（gōng）業出版社,1994.