调心滚子轴承产生偏载的原因及解决方法

  在尺寸相同，结构类型不同的滚动轴承中，调心滚子轴承负荷能力最高，同时还具有调心性，因此大型港机的减速机、行走台车等主要采用调

  心滚子轴承。然而，由于调心滚子轴承结构特点不了解和重视，在使用中，比如一套轴承的两列滚子和滚道中，总是只有其中一列滚子和滚道磨损或损坏严重，而另一列无损坏或磨损不严重。现从安装调整方面为大家介绍解决调心滚子轴承偏载问题的方法

  由于调心滚子轴承具有调心性，允许轴承在不超出调心角的范围内使用，所以大多数轴承偏载是安装轴向预紧造成。

  为了说明轴向预紧力对调心滚子轴承造成的危害，用图一和图二分别表示轴承正常状态和轴向预紧状态。能够准确的看出在图2的轴向预紧状态下轴承内圈与外因病形成轴向错位。图2中滚道上的粗黑线表示受轴向力时，轴承一列滚子被内圈和外圈轴向挤紧后；滚动面接触部位。一列球面滚子在受轴向力时，滚子两端分别与内圈滚道外圈滚道接触。这时，滚子外端一侧与外圈滚道接触，由于轴承回转时，内圈与外圈相对旋转方向相反，摩擦力迫使轴向被挤紧的球面滚子产生横向偏斜的打横动作，并产生温升导致轴承润滑油失效，滚子受热膨胀，摩擦力继续增大，直至球面滚子打横。滚子打横时挤压保持器和内圈挡边，造成保持架断裂，内圈挡边断裂，轴承损坏 。

  从图3能够准确的看出，失效轴承内圈一列滚道整个圆周磨损严重，一列挡边断裂;内圈另一列滚道和挡边完好无损。外圈一列滚道整个圆周磨损严重，且该处滚道边缘磨损剥离并产生断裂，外圈另一列滚道却正常。图3中轴承内圈和外圈的磨损部位与图2粗黑线标示的滚道位置相同，属于轴承受轴向力造成的磨损。仔细查看图3，你会发现滚道磨损痕迹属于表面材料热迁移形貌，说明当时轴承运行摩擦升温很高。

  即使是轴承安装后轴向间隙预留不足，也会导致轴承偏载。因为随着轴运转温升膨胀，当产生的轴向力大于当量径向负荷与e值的乘积时(e值在样本中查出)，调心滚子轴承由双列滚子承载变为单列承载，此时轴承内圈与外圈轴向错位，内圈和外圈轴向挤压单列承载的球面滚子，致使受轴向力的滚子一头与外圈滚道接触摩擦，另一头与内圈滚道接触摩擦，由于内圈与外圈相对运动方向相反，造成该列滚子打横，保持架梁断裂，轴承损坏。

  事实上，检查设备中调心滚子轴承是不是真的存在偏载问题的方法很简单，只需打开轴承端盖，用一把平尺测轴承内圈和外圈端面是不是在同一平面上，就可以发现轴承内圈与外圈是否偏斜或是否轴向错位,但是将偏载轴承调整到正确位置却很难。只有在简单的剖分式轴承座内安装的轴承，可以用调整地脚螺栓来调整轴承座孑L相对于轴的同心度，解决轴承内圈与外圈安装后偏斜的问题;还能打开轴承端盖和轴承座上盖，调整解决轴承内圈与外圈安装时轴向错位的问题。

  如果轴承装在整体式轴承座内，调整时需要将轴两端的轴承盖打开，对类似于图2轴向错位的轴承，轴的两端轴承外圈端面均低于内圈端面，多数情况是轴承端盖顶压外圈端面所致，可将轴承内圈和外圈端面调在同一平面后，按设定的轴向间隙，将轴承端盖垫起离开外圈端面，留出轴向问隙;外圈端面高于内圈端面时，可将轴承内圈和外圈端面调在同一平面后，按设定的轴向间隙，将轴承端盖垫起离开外圈端面，留出轴向间隙。在高速轴的轴承端盖加垫时，环形垫片应采用导热的金属材料，这样做才能够改善轴端部的散热条件。

  如果更换新轴承安装，调心滚子轴承内圈的压装方法如下:A锥形轴用锁紧螺母、端盖、端帽或油压螺母直接压装轴承B紧定套用锁紧螺母(见图4)或油压螺母直接压装轴承

  为保证运转中轴承内圈、滚子与轴温升后径向热膨胀而预留的径向游隙不会过大或过小，防止后期安装游径向隙变化，应注意进行以下测量。

  A加热法安装的轴承要求轴与轴承等温后再次测量安装游隙。B在加装的锁紧垫圈锁紧前，再次测量安装游隙。

  D在注油泵油压卸载后，再次测量安装游隙。调心滚子轴承装在轴上后，再将轴连同轴承装于轴承座中，进行上述轴向定位和调整。

  根据轴所用材料和轴承座(壳体)材料的热膨胀系数及工作时候的温度，分别计算两者温升的轴向膨胀量,两者膨胀量之差就是因轴和轴承座工作温差和材料热线胀系数不同而引起的轴承内圈和外圈轴向错位量。由于金属材料热膨胀力量巨大，具有不可抗拒性,如果调心滚子轴承安装轴向预紧力与轴的热膨胀产生的轴向力叠加时，必然会造成轴承承受巨大的轴向力而损坏，这种叠加的轴向力即使是推力轴承也不能承受。材料热线胀系数能够使用表2数值，也能够使用GB / T19568—2004附录﹐B中表B2的数值。

  为避免调心滚子轴承承受巨大的轴向力而损坏，在轴承安装时，必须在轴承盖与轴承外圈端面问留出轴热膨胀所需的轴向间隙,同时确保游动端轴承外径面与座孑L为过渡配合，以保证轴热膨胀时游动端轴承外圈随之轴向位移(轴向蠕动)。一个轴两端均为固定端的调心滚子轴承安装时，轴两端轴承盖与轴承外圈端面间均应留出轴向间隙，两端轴承外径面与座孔均应为过渡配合。轴承安装后应达到径向安装游隙不小于剩余游隙;轴向安装间隙不小于轴的最大热膨胀量，并保证轴向位移时轴上旋转零件不与非旋转零件干涉,避免旋转零件受摩擦后使轴产生预想不到的温升。

  当同一轴采用圆锥滚子轴承和调心滚子轴承时，建议圆锥滚子轴承的安装轴向游隙小于调心滚子轴承的安装轴向游隙,避免调心滚子轴承轴向负荷过大而损坏。调心滚子轴承的安装轴向游隙可以按如下公式估算:

  轴向游隙﹐=实测径向游隙×1.5/e ,e值可以从轴承厂家样本中查出。图例中:图5是一套调心滚子轴承与两套背对背配置的圆锥滚子轴承组合时，为避免调心滚子轴承承受轴向负荷，建议背对背配置的圆锥滚子轴承径向游隙小于或等于调心滚子轴承的安装径向游隙，调心滚子轴承外径与座孔应为过渡配合，轴承盖与调心滚子轴承外圈端面间应留出轴向间隙。

  图6是调心滚子轴承内圈与外圈不同心，超出调心角，外圈滚道边缘被滚子倒角挤断。

  在安装大型轴承时，用平尺靠在轴承内圈和外圈端面上，在不同角度测量找出最大偏心量，将内圈和外圈端面调整倒同一平面后，再装入轴承座。轴承装入轴承座后，再用平尺靠在轴承内圈和外圈端面上测量两套圈的偏心量。如果内圈和外圈端面不在同一平面上并有偏斜时,可松开剖分轴承座地脚螺栓重新做调整。注意:在用压力机安装轴承内圈时，避免轴承压下时外圈下方有支撑物阻止轴承安装，造成外圈边缘压碎。在调心滚子轴承安装时，还需要注意以下几点:(1）检查轴的挠曲度，避免轴弯曲变形过大，使滚子超出外圈滚道边缘，影响轴承的使用。

  (2）轴承装入轴承座后，再用平尺靠在轴承内圈和外圈端面上测量两套圈的偏心量和轴向错位量。如果内圈和外圈端面不在同一平面上，应松开剖分式轴承座地脚螺栓，直接调整座孔与轴的同轴度。

  (3）整体式轴承座中轴承超出调心角时，要考虑修理轴承座孔和轴，提高轴承座孔与轴的同轴度。

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