為有效地追蹤了解YZ14壓路機的可靠性，我們特對投放成都地區市場(chǎng)的YZ14壓路機進(jìn)行全面跟蹤了解，記錄收集分析考核可靠性方面的指標，以達到真實(shí)反映該產(chǎn)品可靠性的目的，為該產(chǎn)品技術(shù)鑒定及進(jìn)一步改進(jìn)完善提供依據。
    在進(jìn)行追蹤的YZ14振動(dòng)壓路機中，有一臺壓路機在工作時(shí)間累計達300h后振動(dòng)輪產(chǎn)生尖叫的異響聲，有一臺壓路機在用戶(hù)連續作業(yè)振動(dòng)時(shí)間超過(guò)8h后便產(chǎn)生振動(dòng)軸承溫升過(guò)高的現象，不能達到熱平衡狀態(tài)，同時(shí)伴有振動(dòng)頻率下降的現象。經(jīng)對兩臺壓路機振動(dòng)輪解體分析研究，發(fā)現振動(dòng)軸承內圈靠偏心塊一端的半圈滾道上出現疲勞剝落，產(chǎn)生麻點(diǎn)，振動(dòng)軸承已經(jīng)失效。為此，我們把提高振動(dòng)軸承壽命，避免振動(dòng)軸承過(guò)早失效作為技術(shù)課題加以研究。
一、振動(dòng)輪工作原理簡(jiǎn)介
　　振動(dòng)壓路機靠振動(dòng)馬達以1800r/mm的高速旋轉振動(dòng)軸，使安裝在振動(dòng)軸上的偏心塊產(chǎn)生離心力，巨大的離心力使振動(dòng)輪產(chǎn)生強烈振動(dòng)來(lái)壓實(shí)路基和路面,振動(dòng)輪的結構原理如圖1所示。振動(dòng)輪左右兩端的懸架通過(guò)橡膠減振塊與前車(chē)架左右連接,振動(dòng)輪可以相對懸架自由轉動(dòng)。振動(dòng)輪幅板內有兩個(gè)油腔室A,裝有帶偏心塊的左右振動(dòng)軸支承在振動(dòng)軸承上,左右振動(dòng)軸由中間軸相連接,左右油腔中的兩個(gè)偏心塊處于相同相位上。右振動(dòng)軸的外端通過(guò)連接套與振動(dòng)液壓馬達連接,靠馬達帶動(dòng)振動(dòng)軸作高速旋轉,實(shí)現振動(dòng)。振動(dòng)輪中的偏心塊旋轉時(shí)攪動(dòng)油腔中的潤滑油,形成飛濺潤滑,從而起到潤滑和冷卻振動(dòng)軸承的作用。

[img]200906/20090610101508.gif[/img]

與一般機械傳動(dòng)中所用軸承相比,壓路機振動(dòng)軸承的工作是十分惡劣的,它需要承受由偏心塊所產(chǎn)生的離心力和振動(dòng)輪自重復合作用下所受到的沖擊,而且這種載荷通常以30HZ左右交變頻率作用。軸承被密封在振動(dòng)腔內,靠飛濺潤滑,潤滑和散熱狀況受到限制。因此,振動(dòng)壓路機所用的振動(dòng)軸承必須具備較高的負荷容量和較高的極限轉速。如果振動(dòng)軸承的裝配、潤滑油性質(zhì)、清潔度、軸承結構參數等設計選擇不當,往往導致軸承過(guò)早失效,特別是軸承溫度急劇升高,造成燒損或抱死,保持架斷裂,滾動(dòng)體和套圈破碎等現象,嚴重影響整機的可靠性。 
　　二、振動(dòng)軸承過(guò)早失效的原因分析
　　經(jīng)研究分析,造成振動(dòng)壓路機振動(dòng)軸承過(guò)早失效的主要原因,有以下方面:
　?、耪駝?dòng)軸承選型和結構參數不當
　　選擇軸承的依據是軸承自身的功能與它所擔負的工況相匹配,振動(dòng)軸承需有較高的負荷容量和較高的極限轉速。壓路機在轉向、凸凹不平的路段進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)時(shí),軸承不僅要承受巨大的徑向力,還要承受一定的軸向力。
　　振動(dòng)壓路機所用振動(dòng)軸承為普通型42000內圈單擋邊圓柱滾子軸承,該類(lèi)型軸承額定動(dòng)負荷大,但承載能力低,特別是軸向承載能力低,調心性能較差。滾動(dòng)軸承疲勞剝落、塑性變形和磨損這三種常見(jiàn)的破壞形式中,前兩種失效形式分別與軸承的額定動(dòng)負荷和額定靜負荷有直接關(guān)系。普通型的42000軸承不僅徑向承載能力Er低,而且與軸向承載能力Ea也低,Ea≤Er,若軸向載荷增大,將大大增加滾子端面與滾道側面之間的磨擦,使軸承溫度升高。
　?、戚S承潤滑散熱狀況不好
　　原結構中振動(dòng)軸承形成一種不足的潤滑,從圖1中可以看出,振動(dòng)軸高速旋轉時(shí)靠偏心塊攪油,潤滑油沿偏心塊圓周切線(xiàn)飛濺至油腔幅板內壁上,然后沿法蘭支座端面滾入軸承體內,這樣的潤滑不充分,不能將軸承工作產(chǎn)生的摩擦熱帶走,造成軸承的工作溫度升高,潤滑油粘度下降,油膜厚度減小,直至出現邊界潤滑或金屬接觸摩擦而產(chǎn)生軸承燒損。
　?、菨櫥偷目篃嵫趸€定性差
　　潤滑油的抗熱氧化穩定性對振動(dòng)軸承潤滑有著(zhù)顯著(zhù)的影響,原采用的潤滑油經(jīng)試驗得知,當軸承座溫升至80℃左右時(shí),其潤滑油油膜建立困難,造成滾柱與滾道出現邊界潤滑甚至金屬接觸摩擦,產(chǎn)生劇熱,導致軸承座溫度急劇上升。
　?、扔颓皇仪鍧嵍炔?br />　　原結構中未充分考慮振動(dòng)輪油腔室A的清潔處理,油腔室中的焊渣、氧化皮未徹底清潔處理,振動(dòng)輪工作時(shí)劇烈的振動(dòng)易使殘留的焊渣、氧化皮等振脫,脫落的雜質(zhì)易造成振動(dòng)軸承滾柱與滾道之間摩損嚴重,導致軸承過(guò)早失效。
　?、烧駝?dòng)輪兩端振動(dòng)軸承座上軸承孔的同軸度未達要求
　　振動(dòng)輪內的激振器采用偏心塊式,工作時(shí)振動(dòng)軸帶動(dòng)偏心塊以1800r/min高速旋轉,產(chǎn)生高達260KN的離心力(即激振力),巨大的離心力通過(guò)四個(gè)振動(dòng)軸承來(lái)支承和傳遞。因此,對振動(dòng)輪兩端軸承孔的同軸度要求相當高。若此同軸度達不到要求,將帶來(lái)這兩方面的影響,一是造成振動(dòng)軸承游隙減少,使潤滑油膜的厚度減少,導致潤滑不良而產(chǎn)生大量的摩擦熱,二是使軸承內圈與軸承滾柱之間的軸向力增加,引起滾柱穩壓區域減小。根據圓柱滾子軸承的使用要求,應嚴格控制軸向力Fa和徑向力Fr的比值,若同軸度超差或要求低,則軸向力Fa增加,使得Fa/Fr比值增大,造成滾柱穩定區域減少,導致滾柱不能正常運轉而加劇軸承的摩擦。
　?、瘦S承內圈與軸頸配合,軸承外圈與軸承座孔配合選擇不當
　　對于承受徑向載荷的振動(dòng)軸承來(lái)說(shuō),只有半圈滾動(dòng)體受力,且在徑向力Fr方向上,滾道及滾動(dòng)體受力最大,為5Fr/Z,其中Z為滾柱數量。對偏心塊旋轉產(chǎn)生振動(dòng)的壓路機來(lái)說(shuō),若軸與軸承采用常規的"內緊外松"配合,將產(chǎn)生只有半圈滾道受載,另半邊滾道根本不受力的狀況,最大受力部位始終不變,加圖2所示.偏心塊采常用平鍵固定在振動(dòng)軸上。因此,對振動(dòng)軸來(lái)說(shuō),激振力(即徑向力Fr)永遠指向軸上的某一固定方向,雖然激振力方向隨軸的旋轉而在不斷變化,但它相對于軸承內圈滾道卻是固定不變的,內圈滾道最大受力部位一直不變。合理的徑向游隙對振動(dòng)軸承的壽命影響很大,如果軸承工作的徑向游隙增大,則軸承中負荷區將減少,最大滾動(dòng)體負荷將增加,從而降低軸承壽命。如果減小游隙,尤其在負游隙下軸承發(fā)熱嚴重,使用壽命下降更快,根據工作徑向游隙與負荷分布參數以及軸承額定壽命之間的關(guān)系計算可知,當工作時(shí)徑向游隙接近零時(shí)壽命最長(cháng),即原始游隙Co-配合游隙Cp-工作游隙Cg=0。

[img]200906/20090610101550.gif[/img]

 壓路機振動(dòng)輪原結構中軸承與軸頸和軸承座孔配合公差選擇不合理,不能滿(mǎn)足振動(dòng)軸承工作時(shí)所需的徑向游隙。軸承工作時(shí),其溫度升高,向內圈的散熱條件比外圈差,因而內圈溫度高于外圈,使內圈膨脹得多,而外圈膨脹得少,并且外圈膨脹受軸承座孔的限制,引起徑向游隙減小,摩擦加大,發(fā)熱增加,甚至引起軸承燒損。
　?、溯S承軸向間隙太小
　　在對YZ14壓路機振動(dòng)輪解體后發(fā)現,振動(dòng)軸承內圈端面與外圈上的保持架端面和滾柱端面有較深摩擦痕跡,原結構軸承內圈與外圈軸向間隙設計值為0.1mm～0.2mm,當振動(dòng)輪工作時(shí)溫度升高接近80℃狀況下，過(guò)于偏小的軸向間隙就難以補償軸的熱膨脹伸長(cháng)量,導致內圈端面與外圈保持架側面發(fā)生摩擦,振動(dòng)軸高達1800r/min的轉速使摩擦處產(chǎn)生尖叫,最終造成振動(dòng)軸承失效。
　　三、提高振動(dòng)軸承壽命的改進(jìn)措施
　　根據前面所述的軸承過(guò)早失效原因分析,我們對YZ14振動(dòng)壓路機振動(dòng)輪部件采取如下改進(jìn)措施:
　?、耪駝?dòng)軸承由原來(lái)的GB283 4G42322E普通型圓柱滾子軸承改為具有特殊要求的42322EQTU加強型圓柱滾子軸承,軸承實(shí)體保持架材料由原來(lái)的鋼改為青銅,零件特殊要求了回火溫度,軸承游隙特選大于軸承現行標準值,加大到0.2mm左右.使軸承的額定動(dòng)負荷比普通型軸承提高20％～40％,軸向承載能力提高1.3倍左右,大大改善振動(dòng)軸承的承力狀況,使軸承的極限轉速得到有效提高,克服由于采用普通型軸承而產(chǎn)生過(guò)早失效的現象。
　?、圃谳S承座上增設灌油油道.其結構原理如圖3所示。改進(jìn)的軸承座結構大大改善了軸承的潤滑狀況,有效解決了軸承潤滑不足和散熱不好的設計缺陷。

[img]200906/20090610101615.gif[/img]
 ⑶改用運動(dòng)粘度為28～32厘沲、抗氧化穩定性好的HU-30號汽輪機油為潤滑油,較好地解決原來(lái)軸承座溫升到80℃左右時(shí)潤滑油膜建立困難的問(wèn)題,保證滾動(dòng)體和滾道接觸面間能夠形成足夠薄的油膜。
　?、忍岣哒駝?dòng)輪油腔的清潔度。油腔幅板焊接后進(jìn)行噴丸處理,徹底清除氧化皮、焊渣等殘留物,在噴丸后4h內即涂耐油漆,并且在裝配過(guò)程中采取有效的防塵防銹措施.使振動(dòng)軸承油腔清潔度得到控制。
　?、商岣哒駝?dòng)輪兩端振動(dòng)軸承座上軸承孔的同軸度,對影響軸承同軸度相關(guān)零件和相關(guān)尺寸加以控制,并增加必要的垂直度、平行度等形位公差。
　?、矢倪M(jìn)軸承內圈與軸頸、軸承外圈與軸承座孔的配合公差,將內圈與軸頸配合改為M7,外圈與軸承座孔配合改為j6,使振動(dòng)軸承的徑向游隙趨于合理。
　?、嗽龃筝S承軸向間隙,使振動(dòng)軸承內圈與外圈之間的軸向間隙增加到1mm～1.2mm,有效解決原來(lái)因軸向間隙過(guò)小而導致的軸承內圈與外圈相摩擦損壞的問(wèn)題。
　　四、結論
　　采用上述設計改進(jìn)措施的YZ14振動(dòng)壓路機樣機投入試用后效果較好,振動(dòng)輪振動(dòng)軸承尖叫、溫升高、過(guò)早失效的故障得以解決,從根本上克服了原結構設計中存在的缺陷和隱患。既為該產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的提高提供可靠的保證，同時(shí)也為研究振動(dòng)壓路機技術(shù)積累經(jīng)驗和提供依據。