转盘轴承防尘挡圈的优化设计
2019-07-23赵向明朱战旗史亚妮陈晓磊
赵向明，朱战旗，史亚妮，陈晓磊
(洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039)
1 概述
转盘轴承尺寸大、价格昂贵，安装设计一般为开放式，若用于充满粉尘、颗粒或硬质金属矿料的恶劣环境，需设计带防尘挡圈的结构[1-5]。某型带防尘挡圈的三排圆柱滚子转盘轴承如图1所示，防尘挡圈为薄壁钣金冲压结构，且采用分段设计，产品规格不同，每段设计弧长不同。该防尘挡圈质量小，成本低，安装简单，但存在以下缺点：1)结构为分段钣金件,制造精度差；2)组装后整圆存在多个叠加接口，无法保证其圆度和端面平行度；3)防尘挡圈和轴承上无轴向定位台阶，不能进行轴向定位，安装后挡圈端面不具有良好的平整度；4)耐冲击能力差，接口易断开；5)端面及外圆跳动大，易与轴承及设备其他零部件产生干涉。此外，该防尘挡圈不能承受冲击和异物挤压，在恶劣工况下很难满足长期使用要求，故有必要进行改进设计。
1—外齿圈；2—密封圈；3—第2内圈；4—内圈；5—第2密封圈；6—防尘挡圈；7—副防尘挡圈图1 带防尘挡圈三排圆柱滚子转盘轴承结构示意图Fig.1 Structure diagram of three row cylindrical roller slewing bearing with dustproof ring
2 新型防尘挡圈的设计
2.1 结构改进
针对上述问题，对防尘挡圈的结构进行了如下改进：1)防尘挡圈圆周结构改为整体式；2)增加了端面定位台阶，轴承套圈上同时也增加定位台阶，保证防尘挡圈与轴承的准确定位；3)由普通钣金改为碳钢，增加了自身强度。采用新型防尘挡圈结构的转盘轴承结构如图2所示。改进前、后防尘挡圈结构对比如图3所示。
1—外齿圈；2—密封圈；3—第2内圈；4—内圈；5—第2密封圈；6—新型防尘挡圈；7—副防尘挡圈图2 新型防尘挡圈三排圆柱滚子转盘轴承结构示意图Fig.2 Structure diagram of three row cylindrical roller slewing bearing with new dustproof ring
图3 改进前、后2种防尘挡圈结构对比Fig.3 Comparison between two types of dustproof rings before and after improvement
2.2 设计注意事项
对于直径3 m以下的防尘挡圈，建议采用整体式设计，直径3 m以上的防尘挡圈，建议设计一个接口，安装时将接口焊接形成整体。新型防尘挡圈为钢制圈，外形设计利用原防尘挡圈Z字形的剩余空间(图3c)。2种防尘挡圈高度相同(h1=h2)，宽度b2比b1大2～3 mm，定位台阶宽度c一般取3 mm，定位台阶厚度a一般取2 mm。新型防尘挡圈仍采用M6螺钉与轴承连接，挡圈圆周平行度好，可适当减小其与副防尘挡圈的间隙，可将原挡灰圈轴向厚度e1增加2～3 mm。
2.3 优缺点
新型防尘挡圈有如下优点：1)制造精度高，与轴承配合紧密，定位良好；2)强度高，抗冲击能力强；3)整体无接口或仅一个接口，降低了接口开裂的概率；4)增加了安装定位结构，保证安装精度和防尘挡圈的稳定性。
改进后轴承加工成本有所提高，制造成本增加量约占轴承总价的0.5%，而该类轴承由于尺寸较大，维修成本较高，一般拆卸维修费用会超过轴承自身价值。采用新型防尘挡圈所增加的成本可以接受。
3 使用效果
采用新型防尘挡圈的6397/4914转盘轴承已运行数年，未发现异常现象，能够满足该类转盘轴承的使用要求，降低了该类轴承发生早期失效的概率。该类新型防尘挡圈同样可应用于132.50.5000.03，132.50.4000.03，131.50.3550.03等多个系列的转盘轴承。
