摘　要：為了解決滌綸牽伸（shēn）機生產調試中軸承非正常原因失效的問題，從軸承的運轉原理、實際運行（háng）情況進行分析，找出其失（shī）效原因並（bìng）製定出相應的解決措施。指出：軸承的Z小負荷問題容易被忽略，尤其在臨界狀態時難以做出精確計算；重視軸承Z小負荷（hé）的計算，能解決滌綸短纖牽伸機（jī）滾柱軸承的非（fēi）正常失效，可節約成本，縮短安裝調試時間；並為軸承製造商推（tuī）介、分析（xī）軸承（chéng）失效原因提供（gòng）了依據。
　　1　概述
　　軸（zhóu）承支承轉動軸及（jí）軸上零件，並保持軸的正常工作位置和旋轉精度，隻要（yào）有旋轉軸就需要軸承。設計人員選擇軸承時應考慮其可用空間、負荷、允許傾斜角、精（jīng）度、速度、低噪聲（shēng）運行（háng）、剛度（dù）、軸向位移、安裝、拆卸（xiè）及密封性要求等。
　　基於以上選擇軸承的因素，滌綸短纖後處理（lǐ）設備（bèi）的牽伸機（jī）選（xuǎn）擇了調心滾柱軸承（重係列），它是雙（shuāng）列不可分離軸承，由球麵滾道的實（shí）體外圈、實體內圈和帶保持架的鼓形滾柱組成。對稱的鼓形滾柱在外圈（quān）球麵滾道裏可以自由傾斜，補償軸的彎曲以及配合麵的（de）不對中，可（kě）以承受非常高的負載並能自動調心，適用重負荷、軸撓曲以及有調心性要求的情況。一般（bān）而言，設計選擇此軸承時主要考（kǎo）慮其使用工況下（xià）的Z大載荷，及在此載荷（hé）下的使用（yòng）壽命，而很少有人會考慮使用中必須要保證的Z小負荷問題。為保證軸承運行良好，球（qiú）麵滾柱軸承必須承受一定的Z小負荷，尤其在高速時，如（rú）果（guǒ）滾柱軸承承受的力沒有達到Z小負荷，那麽滾柱和保持架的慣性力以（yǐ）及潤滑劑內的摩擦會對軸承的（de）滾動產生不良影響，因此而產（chǎn）生的（de）後果在安裝現場屢見不鮮。
　　筆者曾多次帶隊到國內外用戶安裝現場，現將遇到的易被設計人員（yuán）忽視的（de）、而又多次在（zài）安裝現（xiàn）場（chǎng）出現（xiàn）的軸承問題做一分析，希（xī）望對相關技術人員有所（suǒ）幫助。
　　2　設備問題（tí）及分析
　　由美國康泰斯工（gōng）程公司負責的某公司的聚酯項目，配置了三條日產（chǎn）150t的滌綸短纖生產線，采用美國杜（dù）邦公司工藝技術。其中，滌綸短纖生產線後處理（lǐ）設備由恒天重工股份有限公司製造，其中3台牽伸機（以（yǐ）下簡（jiǎn）稱（chēng）“一牽”、“二牽”“三牽”）是關鍵設備，其設計機械速度為300m/min，工藝速度為270m/min。
　　新設備（bèi）到用（yòng）戶現場進行空車試運轉，發現三牽輸（shū）入軸（zhóu）軸（zhóu）承（結構（gòu）見圖1）頻繁（fán）失（shī）效，因牽（qiān）伸機較重，軸承更換費時費力（lì），給安裝調試帶來（lái）了很大困擾。針對該問題，我們和使用廠在現場反複進行（háng）分析、試驗，甚至請來了（le）NSK公司和哈爾濱軸承廠的專家（jiā）現場會診。 　　眾所周知，在新生產線安裝完成後（或是檢修、更換軸承（chéng）之後）都要進（jìn）行空車試運轉。在3條（tiáo）線空車試運（yùn）轉過程中，我們發現Ⅰ線三牽在運轉時（shí）輸入（rù）軸軸承失效（見圖2），更換新（xīn）軸（zhóu）承（chéng）後（hòu），運（yùn）轉（zhuǎn）正常，順利掛絲生產；Ⅱ線（xiàn）經過空車24h運（yùn）轉後，掛絲生產正常。但Ⅲ線卻因此處（chù）軸承頻繁失效，整線無法（fǎ）正常運行，時長超過1個月，空車試運轉情況見表1。 　　由表1可以看出，Ⅲ線（xiàn）三（sān）牽的輸入軸在1個月中連續有4隻軸（zhóu）承損壞，整條生產線無法正常生產（chǎn）。將（jiāng）軸承失效（xiào）的原（yuán）因列出（chū）並逐一分析，見表2。但是，現場失效的（de）都是遠離輸入側、受力（lì）Z小的軸承，且為同一軸上的兩個軸承，輸入軸端一側未壞，而損壞的軸承始終是另一端外側的一列（見圖2），與軸承常規失效（xiào）現象（xiàng）相對（duì）照，其常規失效原因都不適（shì）用。 　　仔細研究使用手冊上關於雙列調（diào）心滾柱軸承的特點說明，發現SKF軸承手（shǒu）冊上有“為使軸承獲得良好運行，球麵滾柱軸承必須承受一（yī）定的Z小負荷，尤其在高速（sù）時，滾（gǔn）柱和保持架的慣性力以及（jí）潤滑劑內的摩擦會對（duì）軸（zhóu）承的滾動產生不良影響，在滾柱和滾道之間能產生對軸承具有損（sǔn）害的滑（huá）動。尤其是（shì）在低溫、潤滑劑粘（zhān）度高（gāo）的情況下，可能需要更大的Z小負荷（高於P₀=0.02C₀，P₀為（wéi）當量動負荷，C₀為軸承額定動負荷），軸承支撐的（de）質（重）量加上外力，若未能達到Z小負荷，則該球麵滾柱軸承必須施以額外的徑向負荷。”的描述。換上新軸承後，不再進行空車運轉而直（zhí）接掛絲（sī）（加負荷（hé））進行試驗，在中速180m/min運（yùn）轉30min後，又提高（gāo）到270m/min的工藝速度，連續（xù）運轉3h未發生故障，正常生產至今已有4年多（duō）。
　　進一步對圖（tú）1所示結構進行分析，發現（xiàn）該輸入軸空車拖動時靠近輸入遠端的軸承徑向和軸向受力很小（xiǎo），且遠側一列滾（gǔn）柱（zhù）受力更小。經計算，運轉時軸承承受的額定動負荷為1100kN，空車運轉時軸承承受的實際負荷為15kN，允許Z小負荷為22kN，相差7kN。當（dāng）實際動負荷小於允許Z小負（fù）荷且在空車（chē）高速（sù）運轉時，滾柱和（hé）滾道之間產生了強（qiáng）烈（liè）的滑動，造成了滾（gǔn）柱磨損、軸承失效。
　　三條生產線是同樣的設備，為何Ⅱ線沒有出現軸承失效，Ⅰ線雖然出（chū）現過類似問題，但更換新軸承（chéng）後（hòu）運轉正常，而（ér）Ⅲ線卻出現這種情況呢?針對此問題，檢查零部件檢驗（yàn）記（jì）錄、裝配記錄，發現Ⅱ線各傳動（dòng）軸及箱體軸承安裝孔的（de）製造精度都處於極限偏差上限，整體傳動（dòng）摩（mó）擦阻力較大，已超過軸承Z小負荷要求，所以空車試運轉時沒有產（chǎn）生滑（huá）動摩擦，軸承也（yě）未失效；Ⅰ線出現問題後，生產現場更換新（xīn）軸承聯軸器，同軸度（dù）未在我們公司校正精準（zhǔn），但極限偏差也在上限，因此增加了軸承徑向力，使其不再產生滑動摩擦，所以沒有再損壞；而Ⅲ線的傳動軸及箱體（tǐ）軸承安（ān）裝孔的製造精度都比較高，即使是在生產（chǎn）現場更換軸承，輸入軸與安裝孔的安裝精度也比較高，空車運轉時遠離輸入端的軸承徑（jìng）向和軸向負（fù）荷太小，滾柱和滾道之間產生（shēng）強烈的滑動，造成了軸承磨損。
　　3　解決（jué）辦法
　　經（jīng）過研究和討論，製定出解決此問（wèn）題的措施，見（jiàn）表3。對於此類（lèi）設計的設（shè）備，還可在該軸傳動側增加減（jiǎn）速器，以降低輸入軸轉速，避免出（chū）現（xiàn）此類（lèi）問題；也可以在軸（zhóu）承（chéng）供應商（shāng）的指導下，選用單列球軸（zhóu）承。 　　4　結論
　　技術人（rén）員（yuán）在軸承（chéng）設計中一般都比較重視其承載能力（lì）、潤（rùn）滑條件及使用年限，往往容易忽視Z小負荷的問題，尤其Z小負載在臨界狀態時，設計人員不易做出精確的計算。軸承出（chū）現此（cǐ）問（wèn）題也多（duō）認為是（shì）安裝精度不高造（zào）成，難以（yǐ）對症解決。
　　重視軸承Z小負荷的計算後，不僅解決（jué）了短纖牽伸機軸承失效（xiào）的問題，且（qiě）對安裝開車起到了指導作用，為公司節約（yuē）了成本，縮短了安裝調試時間（jiān），提高了（le）產品的信譽度；同時，對軸承供應商（shāng）向（xiàng）不（bú）同使用區域的客戶推薦、分析、解決軸承使用（yòng）過程中出現的問題，提供了一種思路。總之，此問題（tí）的發現和解決意義重（chóng）大，經（jīng）濟效益不可估（gū）量。