轉盤軸承損壞原因探討與改進對策

重慶大學　朱渝春

重慶機械電子技?！堄乐?/p>

1、轉盤軸承損壞現象

在汽車起重機、挖掘機等各類工程機械中，轉盤軸承是傳遞轉臺與底盤之間的軸向載荷、徑向載荷和傾翻力矩的重要部件。

在輕載工況時，它能正常工作，自如地旋轉。但在重載時，尤其是在Z大起重量及Z大幅度時，重物回轉困難，甚至根本不能回轉以致卡死。此時通常采取減小幅度、調整支腿或移動底盤位置等方法使車身傾斜，以幫助實現重物的回轉運動，完成預定的起重等作業(yè)。所以在檢修工作中往往會發(fā)現轉盤軸承滾道已嚴重損壞，內座圈兩側和作業(yè)區(qū)前方下滾道產生沿滾道方向的環(huán)形裂紋，處座圈上滾道受力Z大區(qū)域發(fā)生壓陷，并在整個壓陷區(qū)產生徑向龜裂，其損壞狀態(tài)如圖1所示。

1.內座圈；2.外座圈；3.滾柱

圖1 滾道損壞狀態(tài)圖

2、轉盤軸承損壞原因探討

（1）安全系數的影響

轉盤軸承經常在低速大載荷工況下運轉，其承載能力一般可用靜容量表示，額定靜容量記為C0a。所謂靜容量是指滾道永久變形量δ達到3d0/10000時轉盤軸承的承載能力，d0為滾動體直徑。外載荷的組合一般都用當量載荷Cd來表示。靜容量與當量載荷之比稱為安全系數，記為fs，這是設計和選用轉盤軸承的主要依據。

當采用校核滾柱與滾道間Z大接觸應力的方法設計轉盤軸承時，取許用線接觸應力〔σk線〕＝2.0～2.5×102kN/cm。目前，大多數廠家均根據外載荷的大小對轉盤軸承進行選型計算。據現有資料介紹，目前小噸位起重機轉盤軸承較之大噸位起重機轉盤軸承的接觸應力要小，實際安全系數較高。而起重機噸位越大，則其轉盤軸承直徑越大，制造精度越低，其安全系數實際上反而較低，這就是大噸位起重機轉盤軸承比小噸位起重機轉盤軸承更容易損壞的根本原因。目前普遍認為，40t以上起重機的轉盤軸承，其線接觸應力不應超過2.0×102kN/cm，安全系數應不小于1.10。

（2）轉臺結構剛度的影響

轉盤軸承是傳遞轉臺與底盤間各種載荷的重要部件，其本身剛度并不大，主要依賴支承它的底盤和轉臺的結構剛度。從理論上講，轉臺的理想結構為大剛度的圓筒狀，以便能讓轉臺所受的載荷均勻分布，但受整機高度限制不可能做到。對轉臺進行的有限元分析結果表明，轉臺與轉盤軸承相連的底板變形較大，大偏載工況下更為嚴重，致使載荷集中作用在小部分滾子上，從而加大了單個滾子所受到的壓力；尤為嚴重的是轉臺結構的變形會改變滾子與滾道的接觸狀況，大大減少接觸長度并導致接觸應力大幅增加。而目前廣泛采用的接觸應力和靜容量的計算方法，都是以轉盤軸承均勻受力、且滾子有效接觸長度為滾子長度的80％為前提的。顯而易見，這種前提是不符合實際情況的。這也是導致轉盤軸承易于損壞的另一個原因。

（３）熱處理狀態(tài)的影響

轉盤軸承本身的加工質量受制造精度、軸向間隙和熱處理狀態(tài)的影響很大，這里容易忽略的因素是熱處理狀態(tài)的影響。顯然，要使?jié)L道表面不產生裂紋及壓陷，就要求滾道表面除具有足夠的硬度而外，還必須具有足夠的硬化層深度和心部硬度。據國外資料介紹，滾道硬化層深度應隨滾動體的增大而加厚，Z深可超過6ｍｍ以上，心部硬度也應較高，這樣滾道才會有較高的抗壓潰能力。所以轉盤軸承滾道表面淬硬層深度不足，心部硬度偏低，也是造成其損壞的原因之一。

3、改進對策

（1）通過有限元分析，適當加大轉臺與轉盤軸承相連部位的板材厚度，以便提高轉臺的結構剛度。

（2）對大直徑轉盤軸承進行設計時，應適當加大安全系數；適當增加滾子的數量也可以改善滾子與滾道的接觸狀況。

（3）提高轉盤軸承的制造精度，重點放在熱處理工藝上?？山档椭蓄l淬火速度，力求獲得較大的表面硬度和淬硬深度，防止?jié)L道表面出現淬火裂紋。

（來源：網絡）