夏奇志，盧俊

(1.無錫市華通微型軸承廠，江蘇 無錫 214037；2.無錫阿爾比艾商貿(mào)有限公司，江蘇 無錫 214028)

1 軸承使用條件及出現(xiàn)的問題

607外球面深溝球軸承應(yīng)用于一多功能工具中，該多功能工具的工作原理(圖1)為：電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，由于其轉(zhuǎn)子與外球面軸承配合部分的軸線與電動機(jī)的回轉(zhuǎn)軸線存在偏心，使外球面軸承帶動撥叉以輸出軸為回轉(zhuǎn)中心作高頻次的擺動，從而使固定在輸出軸上的鋸片、打磨頭等作高頻次的擺動，實(shí)現(xiàn)切割和打磨等功能。

1—輸出軸；2—輸出軸后軸承；3—撥叉；4—607外球面軸承；5—轉(zhuǎn)子前軸承；6—轉(zhuǎn)子；7—轉(zhuǎn)子后軸承；8—輸出軸前軸承；9—螺釘；10—鋸片

該軸承在進(jìn)行相關(guān)壽命試驗(yàn)時，僅運(yùn)轉(zhuǎn)15～30 h就出現(xiàn)了聚酰胺保持架斷裂和軸承散套失效的情況，如圖2所示。

圖2 軸承早期失效圖片

2 失效原因分析

結(jié)合軸承的實(shí)際應(yīng)用條件和失效形式，分析認(rèn)為導(dǎo)致軸承早期失效的主要原因有以下2個方面：(1)軸承工作中，其外圈和撥叉之間有較強(qiáng)的撞擊和摩擦，產(chǎn)生較多的熱量，使軸承溫度升高，PA66增強(qiáng)聚酰胺保持架在高溫下出現(xiàn)老化，強(qiáng)度降低；(2)軸承外圈與撥叉間存在較大的撞擊力，使外圈產(chǎn)生剛性變形，聚酰胺保持架受到一定的沖擊力。

3 改進(jìn)措施

針對以上2個原因，一方面改善相關(guān)接觸表面的表面粗糙度，減少摩擦發(fā)熱；另一方面對軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以增加軸承的剛性，降低保持架所受的沖擊力，同時提高保持架的強(qiáng)度。

3.1 保持架改進(jìn)

原保持架采用607密封深溝球軸承的增強(qiáng)聚酰胺保持架結(jié)構(gòu)，兜孔底徑厚度S=0.35 mm，如圖3所示。由于文中設(shè)計(jì)的607外球面深溝球軸承是開式結(jié)構(gòu)，所以在軸承外形尺寸不改變的情況下可以將S增大到1.1 mm左右，以增強(qiáng)保持架的強(qiáng)度。使用新改進(jìn)的保持架進(jìn)行裝機(jī)試驗(yàn)，軸承壽命從以前的15～30 h提高到40～80 h。

圖3 保持架結(jié)構(gòu) 圖4 外圈結(jié)構(gòu)圖

3.2 軸承主參數(shù)的改進(jìn)

改進(jìn)后的軸承鋼球數(shù)保持不變(7粒)，鋼球直徑由3.5 mm調(diào)整為3.175 mm，球組節(jié)圓直徑由13 mm調(diào)整為12.5 mm，填球角由187°減小到176°。圖4中，B=(D-Dpw-Dw)/2，D為軸承外徑，D=19 mm。代入相關(guān)參數(shù)，計(jì)算得B從改進(jìn)前的1.25 mm增加到了1.66 mm。這一改變使得外圈剛性得到較大增強(qiáng)，與撥叉相互撞擊時不易產(chǎn)生變形，從而消除了由于外圈變形使保持架受到的沖擊，避免了保持架的損傷。

4 結(jié)束語

軸承結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)后，外圈剛性得到加強(qiáng)，對軸承壽命的提高有較大幫助。理論上鋼球直徑減小會降低軸承的額定載荷和額定壽命，但實(shí)際應(yīng)用中該軸承均為早期非正常失效，鋼球直徑的減小改善了這一狀況，反而有利于軸承實(shí)際工作壽命的提高。采用改進(jìn)后的軸承進(jìn)行裝機(jī)試驗(yàn)，壽命達(dá)到80～120 h，基本滿足了工作要求。