齒輪箱軸承內圈脫開案例分析(二)
上一篇文章對某齒輪箱軸系統兩個調心滾子軸承單列脫開的現象進行了分析,同時說明調心滾子承受軸向負荷的時候,當軸向負荷達到一定程度之后,有可能造成不承受軸向負荷一側的滾子出現“松脫”的現象。
既然這種“松脫”現象對軸承運行是有害的,那么表明調心滾子軸承不能承受這么大的軸向負荷。對于這個案例里的設計,我們首先需要分析軸承的這個大軸向負荷的來源,然后對這個軸向負荷的合理性進行判斷。然后根據相應的結論找到原因,并消除。本文重點介紹這個分析過程。
首先,齒輪軸結構如圖:
圖中,有標記的是軸承出現運動狀態異常的位置。這根軸上有兩個斜齒齒輪,同時兩個斜齒齒輪螺旋角方向相反,并且兩個齒輪直徑相仿。
以上的觀察實際上對后續判斷十分重要。我們可以大致畫一下這根軸的受力簡圖:
圖中僅僅畫出了兩個齒輪嚙合的受力。假設照片中的齒輪軸是被動齒輪,自左向右看是順時針旋轉,則齒輪嚙合受力大致如上圖所示。(事實上齒輪軸可能是主動齒輪,可能是相反方向旋轉,這些情況受力的對稱性不變,讀者可以自行分析)。
從圖中可以看到兩個齒輪受力點處承受一個從紙面向外的齒輪嚙合周向負荷。同時齒輪承受一個向外的軸向負荷的。
齒輪嚙合處的周向負荷自上而下看,就是軸系統的一個徑向負荷。
因此這個軸系統承受兩個齒輪嚙合帶來的軸向力和徑向力。徑向力暫且擱置。我們看軸向力。
從圖中不難察覺兩個齒輪齒數和節徑相仿。由此可以得知,兩個齒輪的嚙合力相差不大。換言之,這個軸系統中兩個齒輪嚙合帶來的軸向力應該有很大一部分相互抵消,而不傳導到軸承上。
通過上面分析我們知道這個軸承系統中,兩個軸承應該承受一個較大的徑向負荷,同時有一個不大的軸向負荷施加在兩個軸承構成的軸系統中。
上述,通過對整個軸系統受力的分析得到一個結論,這個軸系統應該的受力狀態是怎樣的。下面我們看看實際情況中,軸承受力是怎樣的。
根據工程師反饋,兩個軸承內側均出現“松脫”現象。事實上工程師把相應的視頻發送給我,但是由于技術原因,公號里無法展示。
在上一篇文章中說過,造成調心滾子軸承松脫,一定是一個相對較大的軸向負荷。并且,這個工程師說的是兩個軸承都是內側松脫。也就是說,兩個軸承都受到了很大的軸向負荷。而這種受力狀態不是前面分析得到的“應該有“的受力狀態。因此一定存在故障,需要查找。
分析的下一步是看這根軸的軸承布置結構,尋找造成較大的軸向負荷原因,從而對這個故障找到徹底的排除方案。
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