摘　要：對HWD100-40型螺杆泵軸承、同步（bù）齒輪故障進行了詳細分析，並提出相應的改進措（cuò）施。
　　關鍵詞：雙螺杆泵；齒輪；球軸承；軸向力；潤滑（huá）
　　山東石大（dà）科技集團有限公司勝華（huá）教學實驗廠在（zài）2006年的夏季生產裝置大（dà）檢修時考慮（lǜ）到螺杆泵的量穩節能（néng）的優點，在對常減（jiǎn）壓車間的燃（rán）料油（yóu）係統（tǒng）改造過程中，采（cǎi）用黃山泵業的HWD100-40型螺杆泵。改造完成後，此螺（luó）杆泵運行（háng）一直比較平（píng）穩，在第二十八天，此泵出現雜音，軸承處（chù）的溫度有所上升，兩天後雜音變大，維修車（chē）間對此螺杆泵（bèng）進行了拆（chāi）檢維修。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（yī）對雙列角接（jiē）觸球軸承，一隻保持架已經破裂，滾動體脫落，另一隻遊隙變大，晃動軸承有明顯的響聲，兩隻軸承（chéng）都已（yǐ）經報廢。
　　作為特護設備，機修車間對此次故（gù）障進行了分析。在查找故障原因（yīn）時發（fā）現齒輪箱的油標（biāo）的位置偏低，潤滑油加到1/2的位置時，剛剛浸到軸承外圈，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很好的潤滑，導致損壞。軸（zhóu）承（chéng）損壞（huài）後軸（zhóu）向力由起同步作用的斜齒輪承受，發生急（jí）劇（jù）磨損Z終齒（chǐ）輪發（fā）生斷裂並產生噪音。維修車間維修裝複後（hòu），要求生（shēng）產（chǎn）車間（jiān）提（tí）高潤滑油的油位。此泵在投用二十天左右後，再次出現相同的故障（zhàng），拆泵維修發現（xiàn）故障現象同上，於是（shì）對齒（chǐ）輪、軸承磨損較快、壽命短的故障現象進行了深（shēn）入分析。
　　（1）齒輪（lún）磨（mó）損較快（kuài），出現斷齒。首（shǒu）先是齒輪輪齒的加工精度（接觸精度）及加（jiā）工工藝達不到設計要求，其次是齒輪的熱處理工藝不符（fú）合要求，從而大大降低了輪齒的強度，造（zào）成斷（duàn）齒現象。 
　　（2）軸承壽命短、磨損嚴重，特別是螺套側的雙列角（jiǎo）接觸球軸承。對拆下的軸承進行切割，切割後的軸承如圖1所示。從圖中可以看出，滾（gǔn）動體已經變色脫皮，滾道（dào）上有明顯的凹坑，分析其主要原因有（yǒu）以下幾個（gè）方麵： 　　（a）螺（luó）套端的雙列角接觸球軸承（3207）損壞比較嚴重。從圖片可以看出，此軸承的損壞屬於接（jiē）觸疲勞失效。接觸疲勞失效係指軸承工作表麵受到交變應力的（de）作用而產生的材料疲勞失效。接觸疲勞失效常見的形式是接觸疲勞剝落。接觸疲勞剝落發生（shēng）在軸承工作表麵（miàn），往往也伴隨著疲勞裂紋，首先從接觸表麵以下Z大交變切（qiē）應力處產生，然後擴展到表麵形成不同的剝落形狀，如點狀為點蝕（shí）或麻（má）點（diǎn）剝落（luò），剝落成小片狀（zhuàng）的稱（chēng）淺層剝落。剝落麵逐（zhú）漸擴大時往往向深層擴展，形成深層剝落。深層剝落是接觸疲勞失效的疲勞源。分析認為此泵的設（shè）計沒有平衡軸（zhóu）向力的措施，所有的軸向力完全由雙列角接觸球軸承來承受，導致軸承的受力條件（jiàn）惡（è）劣，所以在此工況下軸（zhóu）承的選型滿足不（bú）了平（píng）衡軸向力的要求。
　　（b）雙列角接觸球軸承（3207）因設計在齒輪（lún）箱的近螺套端，離裝滿機油的齒輪箱側較遠，同時油標的設計位置較低（dī），按照1/3～1/2的油位標準加（jiā）油，機油無法浸到軸承（chéng）。此（cǐ）外軸承箱空間比較小，加之軸上（shàng）設計了定位套，也降低了機油的循（xún）環流動，使軸（zhóu）承產生的（de）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（dù）可以達到120℃左右，平時從軸承箱（xiāng）外側（cè）測軸承處溫度85℃～95℃，已經（jīng）超出軸承正常（cháng）運行的溫度範圍（wéi），軸（zhóu）承始終在（zài）惡劣的工況下工作。
　　（d）齒輪（lún）和軸（zhóu）承共用一個潤滑腔，齒輪上磨下的（de）鐵（tiě）屑會（huì）隨著（zhe）機油進入軸承（chéng）的滑道，造成滾珠（zhū）的磨料（liào）磨損。針對以上的故障原因（yīn）分析采取如下的（de）解決措施（shī）：
　　（1）合理地（dì）選用齒輪材質，改善齒（chǐ）輪的加工工藝及熱處理工藝。要提高齒輪（lún）精度，除了（le）機（jī）床、刀具要提高精度（dù）外，還需要盡（jìn）量減小對刀誤差，采（cǎi）用適當的補償方法使加工出來的齒輪接（jiē）觸精度在7級以上，以保（bǎo）證齒輪的接觸強度和疲勞強度;對齒（chǐ）輪毛坯要求必須正火處理，以達到便於切削加工、組織均勻、消除鍛造內應力的目的，同時齒輪（lún）還必須經過調質處理，這可以使齒輪具有較高的綜合機械（xiè）性能，提高齒輪心（xīn）部的強度（dù）和韌性，使（shǐ）齒輪能承受較大的彎曲應力和衝擊（jī）力；Z後齒輪還需要高頻淬火及低溫回火，這是決定齒輪表麵（miàn）性能的關鍵工序，感應加熱表麵淬火（huǒ）可以在工件表層得到極細的“隱晶馬氏體”組織，從而提高齒（chǐ）輪表麵硬度和耐磨性，並使齒輪表麵有壓（yā）應（yīng）力存在而增加抗（kàng）疲勞破壞的能（néng）力。
　　（2）改變雙列角接（jiē）觸球軸承（chéng）的安裝位置。讓其（qí）安裝在近齒輪側，這樣一方麵遠（yuǎn）離溫度較高（gāo）的泵腔，使其所處的環（huán）境溫度降低，同時靠近齒輪的潤滑油腔，改善雙列角接觸球軸承的潤滑（huá）條件，使其得到更充分的潤滑。 
　　（3）將軸承座設計成雙層結構，增加水冷卻係統，吸（xī）收軸承產生的熱量，降低潤滑油腔的溫度，為軸承和齒（chǐ）輪提供良好的工作環境。
　　（4）對軸承需承受的軸向力重新進行校核，軸承需要重選，同時泵的外形尺（chǐ）寸也須重新設計。考慮（lǜ）到成本，采取減小軸向力的措施來改善軸承的載荷狀況（kuàng），將出入口位置（zhì）互換，即（jí）出入口（kǒu）的位置如（rú）圖2所示，螺套的右側由低壓側變為高壓側，軸向力也由向右變（biàn）為向左。由於螺套的右端與（yǔ）軸相連，受（shòu）力麵積要小（xiǎo）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（kě）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（qiāng），不僅增加了泄漏點，同時（shí）加工（gōng）難度上升，螺杆泵的成本也會隨（suí）之上升。因此選擇在（zài）不改變原（yuán）先設計的（de）基礎上，通過（guò）在油腔下側的放油絲堵上安裝強力磁性吸鐵棒（bàng）的（de）方法來吸（xī）附（fù）齒輪磨下（xià）的鐵屑，並在定期更換（huàn）機油時對（duì）磁（cí）性棒進行清理。
　　（6）提高裝配精度。齒輪的裝配精度對齒輪的工作性能有很大影響，裝配時必（bì）須嚴格按照操作規（guī）程進行，裝配中應達到如下要求：①在安裝軸時，必須嚴格（gé）控製齒（chǐ）麵間隙;在裝配齒（chǐ）輪（lún）時，應保證主動軸在兩個方向輕微轉動而從動軸不會隨之轉動，否則，必須對（duì）齒輪進行調整，使齒麵間隙符合工作性能的要（yào）求；②齒輪安裝調整好後，必須將齒輪和定位盤（pán）同步鑽孔，然後用銷釘定位，這樣在以後的維修中不必重複對（duì）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到了明顯的改善，使用壽命提高，為常（cháng）減壓車（chē）間燃料油（yóu）係統的平穩運行提（tí）供了有力的保障。
　　參考（kǎo）文獻（xiàn）
　　[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（gōng）業出版社，2004.
　　[3] 江（jiāng）甫炎.近代齒輪製（zhì）造工藝[M].北京:航空工業出版社，1994.