蔡亞新
（西安海紅軸承總廠（chǎng），陝西西安 710016）
摘 要：NAKD35VP滿滾針滾輪軸承工作時有（yǒu）輕微阻滯現象，個別軸承卡死，並造成螺栓軸在螺（luó）紋軸肩退刀槽處斷裂。針對事故原因進（jìn）行改進設計，通過改變油溝尺寸、采用平頭滾針、改進工藝等措施避（bì）免了軸承阻滯、卡死和螺栓軸斷（duàn）裂等現象。
關（guān）鍵詞：滾針；滾輪軸承；改（gǎi）進
我廠生產的NAKD35VP軸承，其結構為一邊帶擋邊（biān），一邊帶平擋圈的螺栓軸滿滾針滾輪軸承，如圖1所（suǒ）示。用在有一（yī）定衝擊載荷、低轉（zhuǎn）速的化工（gōng）機械上。工作時，外圈外（wài）圓柱麵在凸輪（lún）表（biǎo）麵上滾動，螺栓軸與其他機件連在一起，在凸輪的作用下做直線往複運動。軸承在驗收時（shí），發（fā）現（xiàn）有輕微阻滯現（xiàn）象，在使用中（zhōng），個別軸（zhóu）承卡死，並造成螺栓軸在螺紋軸肩退刀槽處斷（duàn）裂。為找出事故原（yuán）因。對該批軸承進行了全麵（miàn）檢驗和分析。
圖1
1.外圈；2.螺（luó）栓軸；3.滾（gǔn）針；4.平擋圈
1 軸承檢驗結果
1.1 理化（huà）檢驗
螺栓軸采用GCrl5鋼製（zhì）造，整體淬回火後對螺紋部分進行局部退火處理（lǐ）。經檢驗，螺栓軸斷裂處斷裂麵與軸線（xiàn）基本垂直（剪切破壞），斷口顏色均勻一致，為淺灰色細瓷狀，無原始裂紋，斷裂麵處的淬回火（huǒ）組（zǔ）織按JB/T 1255-2001標準評定為2級，屬合格（gé）組織，未發現脫（tuō）碳或其他異常組織，硬度為60、60.5、61HRC，符合設計要求。
1.2 精度及遊隙檢驗
隨機（jī）檢驗尚未使用軸承的精度及遊隙，發現個別（bié）軸承外圈滾道寬度尺寸E大於（yú）螺栓軸滾道寬度尺寸E1（圖1）。另外，同套軸承（chéng）滾針平均（jun1）直徑的偏差為-0.007～-0.009mm，滾針間圓（yuán）周總間隙為0.50～0.75mm，均不符合設計要求，其他（tā）尺寸及形位精度、徑向遊隙均符合相關標準和圖紙（zhǐ）要求。
1.3 油（yóu）溝檢驗（yàn）
螺栓軸滾道油溝設計形狀如圖2所（suǒ）示（shì），經檢驗滾道與擋邊交接處油溝在擋邊（biān）上的徑向尺寸（amax=0.6mm）嚴重超差，實測為1.2～1.5mm，螺紋軸肩處（chù）（斷裂處）退刀槽形狀不規則，有刀痕。
2 討論分（fèn）析
2.1 軸承受力特點分析
軸承正（zhèng）常（cháng）工作時為懸臂梁構件，外圈承受交變壓應力，螺栓軸主要承受彎曲（qǔ）應力和剪切應力，因此，要求螺栓（shuān）軸應具有良好的抗剪抗彎強度。
滾針在滾道上滾動時，承受兩個力矩（圖（tú）3），一個是滾針的轉（zhuǎn）動力矩Mx，帶動滾針自轉和公轉。另一個是滾針的扭轉力矩My（繞垂直於滾針（zhēn）滾動軸線的豎線方向），如果軸（zhóu）承兩擋邊不能為滾針正常滾動提供很好的導向，該扭轉力（lì）矩將不能被抵消，滾（gǔn）針將產生傾斜，滾針與滾道、擋邊間產生的滑動摩擦就增（zēng）大，將影響軸承的轉。
圖3
2.2 軸承卡死、斷裂原因分（fèn）析
檢驗結果表明，軸（zhóu）承卡死、斷裂的主要原因是螺栓軸滾道與擋（dǎng）邊交（jiāo）接處油溝在擋邊上的徑向尺（chǐ）寸（cùn）過大，大於圓頭滾針的半徑，在旋轉中滾針頭的一小（xiǎo）部分進入形狀不規則的油溝內，這時，螺栓軸擋邊已不能為滾針提供正確引導，又由於滾針間的（de）圓周間隙過大，滾針在扭轉力矩的作用下（xià）產生歪斜，乃至卡死不能旋轉（zhuǎn）。軸（zhóu）承卡死後，軸承外（wài）圈表麵與（yǔ）凸輪表麵變為滑動摩（mó）擦，摩擦力劇增，螺栓軸所承受（shòu）的外力偶矩劇增，在螺栓軸（zhóu）上（shàng）抗扭截（jié）麵模量Z小的螺紋軸肩退刀槽處產生Z大剪應（yīng）力，由於退刀槽形狀不規則，且有細小的刀痕，易造成應力集（jí）中，從而（ér）導致螺栓軸斷（duàn）裂。此外，外圈（quān）滾道寬度大於螺栓（shuān）軸滾道寬度，當（dāng）擋圈壓緊在軸上時（擋圈內徑與軸（zhóu）徑為過盈配合），與外圈牙口端麵（miàn）接（jiē）觸，也是軸承轉不動的（de）原因。
3 改進措施
根據對軸承存（cún）在問題的（de）分析，從以下幾方麵對軸承的（de）沒（méi）計和工藝進行改進。
（1）改進油溝形（xíng）狀尺寸（cùn），加（jiā）大油溝在滾道軸向（xiàng）上的尺寸b，減小油溝在擋邊（biān）徑（jìng）向上的尺寸a和油溝的（de）深度。這樣既提高了軸的強度，降低了加工難度，又保（bǎo）證了滾針在旋轉時不能進入油溝。
（2）考慮軸承工（gōng）作轉速較低，將圓頭滾針改（gǎi）為平頭滾針，從而加大了（le）滾針的（de）引（yǐn）導麵，使滾針在旋轉時，能得到擋邊的正確引導不產生歪斜。
（3）改（gǎi）進（jìn）設計滾道直（zhí）徑尺寸及其偏差，選擇平均直徑較小組別的滾（gǔn）針，把每根滾針在圓周上的間隙（xì）控製在0.005～0.01mm內，裝配後滾針在圓周上的實際間隙控製在0.18～0.35mm之間。
（4）把螺栓軸材料由原GCrl5鋼改為滲碳鋼20CrMo，采取滲碳→車掉螺紋麵、軸肩退刀槽處滲碳層→淬回（huí）火的工藝，從而提高軸的韌性，並減輕油溝處的淬火應力。
（5）嚴格工藝，確保外圈及螺栓滾（gǔn）道寬度符合圖紙要求，避免軸承裝（zhuāng）配後軸向夾滾針的現象。
來源：《軸承》2004年第4期
