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磨床砂輪主軸軸承的維修

2021-12-3 來(lái)源：廣西玉柴機(jī)器股份有限公司作者：李澤炎

摘要：在現(xiàn)有柴油機(jī)零部件制造業(yè)當(dāng)中，磨床在機(jī)加工中占有重要的地位，特別是曲軸和凸輪的加工中，磨床的加工精度直接影響產(chǎn)品的加工精度。磨床制造業(yè)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，通過(guò)采用正確的修理手段和操作，通過(guò)多年對(duì)磨床砂輪主軸軸承維修工作的總結(jié)與分析，找到主軸軸承故障的主要原因，得出維修主軸軸承的注意事項(xiàng)及處理故障的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：磨床砂輪；主軸故障；主軸軸承

0 引言

磨床的砂輪主軸是重要的部件，雖然磨床砂輪成本不高，但嚴(yán)重制約磨砂主軸的進(jìn)步和發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，小型的磨床是滾動(dòng)的軸承結(jié)構(gòu)，大型的砂輪采用的是液體靜壓軸承結(jié)構(gòu)。因?yàn)殪o壓軸承摩擦因數(shù)小，精度很高。對(duì)于磨床砂輪來(lái)說(shuō)，其在啟動(dòng)的時(shí)候形成一定的油膜，油膜過(guò)多或者過(guò)少都會(huì)嚴(yán)重阻礙磨床主軸的壽命。為此，降低砂輪主軸軸承的故障是我們一直在探索的問(wèn)題。以找出原因進(jìn)行修理工藝和裝配調(diào)整方法的改進(jìn)來(lái)提高砂輪主軸軸承的壽命。

1、磨床砂輪主軸軸承概述及特性

1.1 磨床砂輪主軸承概述

磨床砂輪主軸軸承的質(zhì)量水平好壞直接影響加工工件的質(zhì)量和穩(wěn)定性，一般具有滾動(dòng)的軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。但是，現(xiàn)有的主滑動(dòng)軸承發(fā)展水平較高，對(duì)于現(xiàn)有的動(dòng)壓軸承、靜壓軸承及動(dòng)靜壓軸承研究已久，一般來(lái)說(shuō)采用的雷若方程計(jì)算邊界條件。磨床砂輪主軸承結(jié)構(gòu)圖如圖 1。

圖 1 砂輪主軸結(jié)構(gòu)圖

1.2 磨床砂輪主軸軸承的分類（靜壓、動(dòng)壓）

一般來(lái)說(shuō)磨床砂輪主軸軸承分為靜壓軸承和動(dòng)壓軸承。其相關(guān)原理介紹如下：

（1）靜壓軸承

磨床砂輪主軸靜壓軸承工作原理是：在啟動(dòng)油泵時(shí)，通過(guò)節(jié)流器等環(huán)節(jié)，使得主軸頸出現(xiàn)一定的油膜，從而使其與軸承之間產(chǎn)生間隙，通過(guò)一定的節(jié)流器的作用，使得油通過(guò)必要的回油泵使得油回至油箱之內(nèi)，靜壓軸承工作原理圖如圖 2 所示。因?yàn)槠湔?/font>體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，精度高等因素，使得其廣泛被應(yīng)用。

圖 2 靜壓軸承動(dòng)作原理

（2）動(dòng)壓軸承

動(dòng)壓軸承具備運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，同時(shí)具備一定的抗震性，回轉(zhuǎn)速度較高等特點(diǎn)。但是其需要在一定基礎(chǔ)上的運(yùn)轉(zhuǎn)速度基礎(chǔ)上才能產(chǎn)生一定的壓力油膜，使得其能夠?qū)崿F(xiàn)純液體的摩擦等。因此，這種環(huán)境下不適用于低速環(huán)境下運(yùn)行。

1.3 磨床砂輪主軸軸承動(dòng)力特性（靜壓、動(dòng)壓）

（1）靜壓軸承

靜壓軸承能夠在完全靜止的環(huán)境下，建立起必要承載的油膜。在啟動(dòng)靜壓軸承的轉(zhuǎn)子時(shí)應(yīng)先啟動(dòng)靜壓的潤(rùn)滑系統(tǒng)，保證系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行。換句話說(shuō)，在其軸承系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)候，主軸出現(xiàn)一定的壓力油膜，在主軸進(jìn)行必要的旋轉(zhuǎn)時(shí)，使得其軸承間出現(xiàn)一行的階梯效應(yīng)，自然而然形成一定的動(dòng)力油膜，因此形成一定的動(dòng)壓軸承系統(tǒng)等。靜壓軸承最大的特點(diǎn)是需要必要的油泵系統(tǒng)提供壓力油。

（2）動(dòng)壓軸承

動(dòng)壓軸承啟動(dòng)力矩較大，且容易發(fā)熱，在其主軸工作條件不同時(shí)，其相關(guān)的精度和穩(wěn)定性也不近相同。動(dòng)壓軸承無(wú)需額外的壓力系統(tǒng)。

2、磨床砂輪主軸軸承維修經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

2.1 主軸軸承故障的主要原因

（1）主軸軸承裝配調(diào)整不合理

實(shí)踐證明，在滑動(dòng)軸承為結(jié)構(gòu)的主軸軸系中，同樣精度的主軸和軸承，裝配得好，可以提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度及軸承的使用壽命，裝配得不合理，將導(dǎo)致主軸旋轉(zhuǎn)精度的超差，由此看來(lái)，正確、合理地選擇裝配調(diào)整方法是提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的重要一環(huán)。必須保證主軸裝好后與體殼孔的前后軸線同軸度在 0.01mm 內(nèi)。保證主軸與軸承間的間隙，必須在 0.01 ～0.015 mm 之間，但以調(diào)整到 0.01 mm 最為適。調(diào)整必須耐心細(xì)致，才能調(diào)到合適的間隙，調(diào)整到合適的間隙后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)主軸（轉(zhuǎn)動(dòng)主軸方向應(yīng)與機(jī)床轉(zhuǎn)時(shí)主軸旋轉(zhuǎn)的方向一致），此時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)輕松，無(wú)阻滯感覺。

（2）材料質(zhì)量差

一般來(lái)說(shuō)，主軸軸承本身的材料會(huì)嚴(yán)重制約軸承本身的質(zhì)量。根據(jù)主軸本身的制作工藝和質(zhì)量來(lái)說(shuō)，與國(guó)外有著嚴(yán)重的差距，但是就材料本身來(lái)說(shuō)是主要的因素，就其制作工藝、軸承的設(shè)計(jì)等方面來(lái)說(shuō)是次之。磨床砂輪主軸和軸瓦在運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行傳遞，與此同時(shí)需要承載必要的載荷，這就意味著會(huì)產(chǎn)生摩擦和磨損等問(wèn)題，同時(shí)其工藝制作的精度和質(zhì)量未達(dá)到國(guó)家規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，軸瓦出現(xiàn)砂眼和氣孔等現(xiàn)象，嚴(yán)重的是材料出現(xiàn)一定疏松的情況等，使得磨床砂輪主軸軸承的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）潤(rùn)滑不良

一般來(lái)說(shuō)，油膜的壓力與油粘度成正比，換言之就是壓力越大則相應(yīng)的粘度也越大，則相應(yīng)的摩擦阻力也逐漸增大說(shuō)明潤(rùn)滑油的油性過(guò)于稠密則會(huì)造成主軸嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象。作為主要支撐部件的主軸軸承部件來(lái)說(shuō)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)制占據(jù)重要的作用，因為其在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中逐漸形成一定的油膜，有效的降低主軸與軸瓦之間的摩擦和損耗，選擇合適的潤(rùn)滑油，則可能有效的延長(zhǎng)軸承的使用壽命。一般地，采用的是自動(dòng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，通過(guò)有效的設(shè)置科學(xué)合理的潤(rùn)滑參數(shù)以及合理選擇潤(rùn)滑油的粘度，通過(guò)及時(shí)有效的設(shè)備維護(hù)，能夠保證設(shè)備可持續(xù)長(zhǎng)期的有效運(yùn)行。

（4）主軸油的清潔度達(dá)不到要求

油膜的壓力與油粘度成正比，換言之就是壓力越大則相應(yīng)的粘度也越大。則不清潔的潤(rùn)滑油等環(huán)境因素則會(huì)導(dǎo)致主軸的磨損度，同時(shí)也會(huì)加速磨損的速度，較輕的結(jié)果只是導(dǎo)致主軸軸頸與軸承表面簡(jiǎn)單的起球，嚴(yán)重的情況則會(huì)導(dǎo)致主軸軸頸與軸承的拉毛、燒瓦燒軸抱死等，介于軸瓦與軸頸之間的間隙非常的微小，一旦主軸油的清潔度達(dá)不到要求，則會(huì)造成嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致主軸抱死情況的發(fā)生。

2.2 故障原因分析與處理

通過(guò)必要的研究和分析，得出：就主軸承本身來(lái)說(shuō)，價(jià)值不高，但是一旦遭受一定的損害，會(huì)造成巨大的風(fēng)險(xiǎn)，因此，必要的故障分析迫在眉睫。同時(shí)主軸承其出現(xiàn)故障和損害的因素很多，通過(guò)一定的取證，不能給與一定的定行性和結(jié)果。在對(duì)故障的主軸承進(jìn)行拆卸分析，有的部分顯示出軸承受到嚴(yán)重的損害，更有甚者出現(xiàn)燒軸燒瓦現(xiàn)象，或者出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象。就相應(yīng)的問(wèn)題進(jìn)行細(xì)化得分析得出以下故障原因：

（1）故障主軸軸承的潤(rùn)滑受阻或者缺油的現(xiàn)狀，首先需要對(duì)其相應(yīng)維護(hù)記錄進(jìn)行詳細(xì)的查詢，當(dāng)軸承排油正常時(shí)，則顯示工作是正常穩(wěn)定的，則說(shuō)明潤(rùn)滑現(xiàn)象良好。但是對(duì)其在拆解之后發(fā)現(xiàn)，軸承周圍的殘留的相關(guān)油脂過(guò)于繁多，造成潤(rùn)滑作用不夠明顯，同時(shí)嚴(yán)重制約潤(rùn)滑的效果。

（2）由于主軸油的清潔度差，有異物將節(jié)流器的小孔堵住或者將油腔的油面刮開，造成主軸抱死的現(xiàn)象，使得軸頸出現(xiàn)一系列的毛刺現(xiàn)象甚至主軸發(fā)熱造成軸頸裂，主軸報(bào)廢。其軸承故障點(diǎn)如圖 3 所示。

圖 3 軸承故障點(diǎn)

（3）薄膜反饋節(jié)油器失靈。

（4）軸承的運(yùn)輸過(guò)程，在對(duì)運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)比要的運(yùn)輸過(guò)程予以一定的追溯、分析和研究，得出在進(jìn)行運(yùn)輸過(guò)程中，設(shè)備齊全且符合標(biāo)準(zhǔn)和要求，不能造成軸承損害的可能，也就排除運(yùn)輸過(guò)程造成的損害。在進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究上，將軸承進(jìn)行徹底清洗的清潔工作，同時(shí)保證對(duì)各處的研傷進(jìn)行修磨處理，保證軸承在最優(yōu)狀態(tài)下工作。

3、注意事項(xiàng)與結(jié)論

3.1 注意事項(xiàng)

必要時(shí)，對(duì)砂輪主軸進(jìn)行平衡測(cè)試；同時(shí)，對(duì)相關(guān)的主軸和相應(yīng)的軸承進(jìn)行有效的配合，應(yīng)該符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) A 級(jí)；在對(duì)砂輪的靜平衡時(shí)應(yīng)該至少滿足對(duì)其 8 處點(diǎn)的有效的平衡，對(duì)于新的砂輪來(lái)說(shuō)，必要時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行兩次的平衡，在進(jìn)行平衡時(shí)候應(yīng)該使用冷卻液；在對(duì)主軸和和軸瓦間的間隙應(yīng)該科學(xué)的設(shè)置，避免便喲的漂浮現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)保證主軸與軸瓦間接觸性良好等；同時(shí)在保證試車時(shí)，避免放置軸承間隙過(guò)小，造成拉毛和起線等現(xiàn)象；軸承溫度不宜過(guò)高，必要時(shí)加大油量、強(qiáng)制通風(fēng)等手段。

3.2 結(jié)論

伴隨著深入的研究和分析，就會(huì)面臨著對(duì)磨床更多問(wèn)題的研究和發(fā)現(xiàn)，這就要求我們需要不斷的探索和鉆研，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)水平，有效地提升自己相關(guān)技術(shù)水平，通過(guò)在研究中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中改進(jìn)相關(guān)維修技術(shù)，有效的提升磨床砂輪主軸承維修的水平，降低了企業(yè)的額外開銷，最大化提升經(jīng)濟(jì)效益。

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