齒輪箱軸承內(nèi)圈脫開案例分析(三)
前面兩篇文章介紹了某案例中齒輪箱軸上軸承兩個調(diào)心滾子軸承相對內(nèi)側(cè)脫開案例的一些分析,今天我們繼續(xù)。為幫助大家回憶,簡要回顧:
某齒輪軸上使用兩個調(diào)心滾子軸承,運轉(zhuǎn)的時候兩個軸承內(nèi)側(cè)一列的滾子脫開。工程師擔心是否有害,并希望找到原因。
本系列第一篇文章從軸承最小負荷角度討論了這樣的軸承脫開會產(chǎn)生軸承過熱現(xiàn)象,大大的縮短軸承壽命。首先回答工程師的關(guān)切——是否有害。答案是肯定的。
第二篇文章從軸系統(tǒng)受力角度分析,來判斷這個軸系統(tǒng)中軸承是否應該承受這樣的負荷。答案是,按照這個軸系統(tǒng)的受力情況分析,軸承不應該有這樣的受力。為進一步找到問題的根源,我們再從軸承布置角度分析一下。
我們通過上述分析和故障現(xiàn)象可以看到兩個調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈脫開,這就是說兩個軸承承受軸向力,軸向力的方向是施加在齒輪箱內(nèi)側(cè)的軸承內(nèi)圈以及齒輪箱外側(cè)的軸承外圈之間的,如下圖所示:
案例中,兩個軸承內(nèi)圈都呈現(xiàn)脫開的狀態(tài),因此應該是兩個軸承都承受到了軸向負荷,方向如圖。
在上一篇文章中,我們分析可知,這樣的軸承系統(tǒng),內(nèi)部齒輪捏合的軸向力相互抵消,因此不會產(chǎn)生軸向負荷(即便有,也不會很大),因此這個軸向負荷的來源不是齒輪嚙合。同時如果是齒輪嚙合產(chǎn)生的軸向負荷,在斜齒齒輪單方向運轉(zhuǎn)的時候,軸向力方向也只會是一個方向的,而不會是雙向的。
因此,這個軸向力應該來自外界。
這個齒輪箱并無外界負載,而相對于軸系統(tǒng)而言有來自外界的軸向負荷,那么就應該檢查軸承系統(tǒng)的布置。
首先,根據(jù)軸承布置的相關(guān)知識,我們知道軸系統(tǒng)通常有定位加非定位系統(tǒng),和交叉定位系統(tǒng)。
其次,對于定位加非定位系統(tǒng)而言,定位端軸承承受軸向負荷,非定位端軸承不承受軸向負荷,設計的時候,會對非定位端軸承軸向放開,使之不承受軸向負荷。顯然,這樣的承載狀態(tài)和本案不符,如果是定位加非定位結(jié)構(gòu),那么非定位端軸承不會承受軸向力。
兩端軸承均承受軸向力,切軸向力方向相反的情況僅僅出現(xiàn)在交叉定位結(jié)構(gòu)中。因此可以推斷這個軸系統(tǒng)是交叉定位結(jié)構(gòu)。后與工程師核驗,確實是交叉定位結(jié)構(gòu)。
事實上,交叉定位結(jié)構(gòu)在齒輪箱中是十分常見的結(jié)構(gòu)布置方式。
經(jīng)過上述分析,可以得到明確的判斷,這兩個軸承受力的來源是軸承布置時的定位結(jié)構(gòu)。
通常而言,軸承的交叉定位結(jié)構(gòu)應該使軸承承受一個不大的軸向負荷,這個軸向負荷僅僅足夠?qū)S系統(tǒng)進行定位即可。當外界軸向負荷加入的時候,交叉定位系統(tǒng)相互定位。
但是本案中,軸系統(tǒng)空載的時候,兩個軸承承受的軸向力就足以是兩個軸承均脫開,這就意味著,定位的軸向力過大。換言之就是兩個軸承外圈壓的過緊。
至此,我們找到了本案的根本原因,軸承兩端軸向定位過緊。導致定位過緊的原因可能是安裝時候過定位;設計的時候止口軸向過大;零部件加工尺寸問題;基座軸向力累計公差問題等。
總之,基于軸承受力和布置的分析,找到了軸承脫開的原因,可以排除故障。
各位看官有任何關(guān)于軸承應用的問題,可以給公眾號留言,或者加微信提問交流。
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