挖掘機用轉盤軸承早期失效的應對措施

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造成挖掘機用轉盤軸承早期失效的主要原因有二條：一是斷齒；二是滾道破壞。其中，斷齒是主要原因，占90％以上，且絕大多數發生在挖掘機出廠后六個月以內。這不但嚴重困擾著軸承制造廠產品質量信譽，同時也對主機廠產品市場造成不利影響，因此認真解決好這一問題是軸承制造廠和主機廠的共同的目標和責任，也是雙方進一步合作共同發展的根本保證。因斷齒而使轉盤軸承軸承早期失效的根本原因是什么呢？設計問題；制造問題，材質問題；裝配問題還是使用問題。透過下列現象不難發現問題的本質之所在：

① 在過去的十二年里，除挖掘機行業外，僅有一起軸承斷齒記錄，而且是發生在晚期。當然，挖掘機的工況較塔吊、汽車吊等其它大部分使用軸承的行業的主機工況要惡劣，回轉速度較快，沖擊負荷也較大，斷齒的可能性相應地也大些，這也是不爭的事實。因此，挖掘機用軸承的模數較同一滾道直徑的其它行業主機用軸承要大一檔，而且是硬齒面（一般在47HRC～58HRC之間選取不同的硬度段），基本滿足了挖掘機對軸承齒輪的要求。雖然統計資料表明挖掘機用轉盤軸承早期斷齒的概率大于其它主機，但也僅限于極少的二、三種挖掘機上，大部分機種極少有軸承早期斷齒事故發生。

③ 通過對多起早期斷齒實物的分析研究發現，大部分斷齒發生在沿齒寬方向的上半部，一半以上的斷裂面與輪齒的上端面相交，并成45°～60°左右的夾角，即使全齒脫落其裂紋也是自上而下擴張所致。齒輪受擠壓而產生的塑性變形也相當明顯，且上部較下部嚴重得多，整圈齒槽寬都有不同程度變化，從下至上、從根至頂齒槽寬遞增。我們是否可以認為：造成挖掘機軸承早期斷齒的作用力并非是周向回轉驅動力，而是與之嚙合的小齒輪對其施加的徑向擠壓力，且擠壓時小齒輪的軸線與轉盤軸承齒輪軸線不平行。該力產生于挖掘過程中地面對斗的反作用力，由于軸承有間隙的原故，與軸承內外圈分別聯接的上下兩部分在傾覆力矩的作用下，將發生在軸承通過大臂的軸向剖面上的相對傾斜，同時產生沿軸承徑向與大臂反方向的相對位移，位移量與軸承徑向間隙相當。因與軸承嚙合的小齒輪安裝在大臂的相反方向，當兩者齒側間隙過小時，位移尚未完成，小齒輪便壓上大齒輪，這種情況下本應由轉盤軸承滾道承擔的負荷卻由齒輪擔當了，由于小齒輪是懸臂安裝原本傾斜的軸線在擠壓力的反作用下進一步加劇，致使作用在大齒輪上的擠壓力集中在齒寬的上部。開始齒輪由塑性變形來補償齒側間隙的不足，隨著軸承滾道的進一步磨合，其徑向間隙漸漸加大，而變形量卻是有限的。通過受力分析可以看到：小齒輪對大齒輪的擠壓力是地面對斗的反作用力的幾倍甚至十幾倍，并且作用在齒廓上的力將被再一次放大，壓力角越小放大系數越大。這一經過兩次放大的力足以造成大小齒輪斷齒。以上分析的結論與第③條現象是吻合的。因此，筆者認為：軸承早期斷齒的根本原因是與小齒輪的配合側隙過小。建議側隙值不小于軸承徑向間隙的1.25倍。值得參改的是，我廠近期為加拿大制造的四種型號的挖掘機用轉盤軸承的齒輪壓力角分別為25°和27°，國內合資廠也有采用。這對提高齒輪抗徑向擠壓能力是有效的。

　　當然，諸如軸承材質缺陷；齒淬后殘余內應力較大、內部有裂紋；因軸承滾道失效回轉卡滯；挖掘機違章操作等也可導致軸承齒輪早期失效，但應該分布面較廣且離散。

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