托辊轴承系列产品塑料保持架的改进

2010-10-11张成芝贾秋生王朝光

哈尔滨轴承 2010年3期

张成芝,贾秋生,王朝光

（1.哈尔滨轴承集团公司质量管理部，黑龙江哈尔滨150036;2.哈尔滨轴承集团公司技术中心，黑龙江哈尔滨150036）

1 前言

新结构工程塑料保持架系列托辊轴承是用于替代以往钢板冲压保持架和传统结构的工程塑料保持架的深沟球轴承，应用于煤矿带式输送机和农业带式输送机中。为满足拌有煤泥水和其他有害气体的恶劣工作环境，避免灰尘、煤渣等杂质异物进入轴承工作的滚道中，造成轴承早期疲劳剥落，丧失轴承工作性能，在保持架的材料选取和保持架结构设计上进行了改进。保持架的材质采用了性能优良的工程塑料（PA 66-GF25），当有固体小颗粒杂质进入轴承内时，轴承在运动过程中可以将其固体小颗粒嵌埋在塑料保持架内，减轻轴承磨损。同时，改变了普通深沟球轴承工程塑料保持架的传统设计理念，在保持架的端面增加了叶片，当轴承旋转时叶片相当于风扇片，起到了吹走尘埃及降低温升作用。托辊轴承系列产品新结构工程塑料保持架的研制与应用，满足了对旋转阻力和防卡寿命的要求。

2 塑料保持器性能介绍

塑料材料成分为玻璃纤维增强聚酰胺66（PA 66-GF25），并添加抗老化剂。它具有很高的强度和弹性、抗化学腐蚀、抗老化和尺寸稳定性好的特点，且具有较高的韧性、刚性，耐蠕变、耐疲劳、耐磨损，自润滑性能优良，具有嵌埋固体异物的能力。国外许多先进的轴承公司已把塑料保持架作为标准的轴承结构，现已有三十余年的应用历史。塑料用作滚动轴承保持架性能与特点：

（1）摩擦系数小，温升低。与金属保持架相比较，塑料比金属的摩擦系数小、摩擦扭矩小（约低20%），并且接触表面光洁度较高，从而使轴热降低，使润滑剂寿命及轴承寿命延长0.5～1倍。

（2）弹性、韧性高。在轴承运转不利的条件下，可承受较大的挠度，减少轴承内部应力。即使受到猛烈冲击产生裂纹时，仍能正常工作一段时间。而金属保持架受到类似冲击时，往往因保持架变形断裂造成一些滚动体卡死，导致轴承瞬间损坏。

（3）能够提高轴承的承载能力及使用寿命。塑料保持架能加工出有利于轴承工作的复杂形状，最大限度满足设计要求，润滑状况得以改善。在空间一定的情况下能容纳下数量更多、直径更大的滚动体，从而提高轴承的承载能力30～50%。计算寿命可延长1～2倍。

（4）自润滑性能好。当轴承失去润滑时，温度急剧上升，如果装有金属保持架会因高温变形卡死滚动体，造成轴承抱死。而塑料保持架在高温下导致保持器溶化，溶化的保持架可起到润滑作用，轴承不会很快抱死，在一定时间内能持续工作。

（5）振动、噪音小，极限转速高。由于塑料密度小，为金属的1/6～1/7，故大大降低了轴承在高速旋转过程中作用于保持架上的离心力，降低了轴承的振动、噪音，并提高了极限转速。

（6）具有嵌埋固体异物的能力。当有固体小颗粒杂质进入轴承内时，轴承在运动过程中可以将其嵌埋在塑料保持架内，可减轻轴承磨损，因此装有塑料保持架的轴承能在粉尘大的条件下工作，如矿山用的托辊、运输车辆等环境。

塑料保持架可在-40～120℃温度下长期连续稳定工作，在150℃时工作不应超过4h，短时温度峰值可达180℃。

3 保持架的结构设计改进

托辊轴承是深沟球轴承，它是由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。保持架是将轴承中一组滚动体均匀地相互隔开，改善轴承内部负荷分配，引导滚动体运动，促进轴承平稳运转。保持架是轴承中承受各种复杂应力动态摩擦磨损零件，其材质与结构合理与否影响轴承的性能。钢板冲压普通浪形托辊轴承保持架是两片钢板经冲压后由铆钉铆合的普通浪形保持架，见图1；传统工程塑料托辊轴承保持架是传统的工程塑料保持架，见图2；新结构托辊轴承塑料保持架是在保持架的端面增加了与滚动体数量相同的叶片，见图3。经长期的实践证明，钢板冲压普通浪形保持架轴承装入托辊在恶劣的工作条件下金属保持架受到严重冲击时，会产生永久变形甚至断裂，轴承出现抱死现象，使用寿命很难达到要求，其实际使用寿命仅是传统工程塑料保持架轴承的五分之二。传统工程塑料保持架轴承是较为理想的输送机托辊轴承。塑料保持架在受外力暂时变形后，则可靠弹性恢复原状，因此塑料保持架更不容易损坏。塑料保持架结构形状为冠形，如图2、图3示，保持架兜孔设计有锁量，利用塑料的弹性可锁住滚动体，也便于拆卸塑料保持架。