(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司 四川 德陽(yáng) 618000)

一、引言

港陸EZZM58.3+3新型立磨是一種大型粉磨設(shè)備，磨產(chǎn)量160t/h，建成后將具備年產(chǎn)110萬(wàn)噸礦渣微粉生產(chǎn)能力，為目前國(guó)產(chǎn)最大規(guī)格礦渣立磨，它集破碎、干燥、粉磨、分級(jí)輸送于一體，可將塊狀、顆粒狀及粉狀原料磨成所要求的粉狀物料，可廣泛應(yīng)用于水泥、電力、冶金、化工、非金屬礦等行業(yè)。由于該項(xiàng)目與前期出產(chǎn)的立磨項(xiàng)目相比，不僅設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜而且裝配精度要求更高。其中“主軸裝置”部分，不僅是整臺(tái)立磨設(shè)備的關(guān)鍵核心部分，而且它的裝配質(zhì)量及進(jìn)度直接決定著該項(xiàng)目的完工節(jié)點(diǎn)及交貨周期。特別是“B2雙列圓錐滾子軸承”在裝配過(guò)程中，需對(duì)其進(jìn)行游隙的測(cè)量及計(jì)算，并通過(guò)修配“中間隔環(huán)”，最終滿足圖樣的各項(xiàng)嚴(yán)格技術(shù)要求。

二、軸承游隙的測(cè)量及計(jì)算方法

整個(gè)裝配過(guò)程完成以后，需對(duì)B2圓錐滾子軸承進(jìn)行游隙測(cè)量。軸承游隙又稱(chēng)為軸承間隙。是指軸承在安裝于軸或軸承箱時(shí)，將其內(nèi)圈或外圈的一方固定，然后未被固定的一方做徑向或軸向移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)量，根據(jù)移動(dòng)方向，可分為徑向游隙和軸向游隙。

在GB4604-93標(biāo)準(zhǔn)中，滾子軸承的軸向游隙共分五組—2組、0組、3組、4組、5組，且依次由小到大排列，其中0組為標(biāo)準(zhǔn)游隙，在通常情況下，均采用“0組”游隙來(lái)進(jìn)行安裝修配。但是，在水泥廠的機(jī)械設(shè)備中,由于工作環(huán)境為：高溫、高速、低噪聲、低摩擦等特殊條件，所以軸承游隙的大小對(duì)軸承在工作中的壽命、溫升、噪聲及振動(dòng)都有很大影響。為了使這類(lèi)軸承能夠順利運(yùn)轉(zhuǎn),必須在裝配時(shí)將軸承工作游隙進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,從而保證軸承在工作中達(dá)到正常使用壽命。港陸EZZM58.3+3新型立磨“主軸裝置”上需要配置游隙的軸承為“FAG”提供的B2雙列圓錐滾子軸承，對(duì)于圓錐滾子軸承的安裝游隙來(lái)講，通常都是指軸向游隙，徑向游隙不進(jìn)行配制[1]。

(一)軸承軸向游隙的測(cè)量方法

在測(cè)量B2雙列圓錐滾子軸承游隙前，需等待加熱后的磨輥輪轂冷卻到常溫狀態(tài)，再將其主軸裝置整體翻轉(zhuǎn)落于方箱上。

①在測(cè)量軸承游隙時(shí)，需將輥軸表面清理干凈，并在輥軸的外圓垂直面上安裝兩個(gè)帶磁性底座的百分表，位置按180°對(duì)稱(chēng)安裝。

②將輥軸沿順時(shí)針及逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)時(shí)需確保輪轂靜止不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)數(shù)圈。這樣不僅能使輥軸自動(dòng)對(duì)中，而且還能讓B2雙列圓錐滾子軸承在重力的作用下，下列圓錐滾子的滾面與軸承外圈完全貼合，所有的竄動(dòng)間隙都集中在上列圓錐滾子軸承(如圖1所示)上。待百分表數(shù)值穩(wěn)定后，將兩個(gè)百分表讀數(shù)“歸零”，最后將其位置在輪轂端蓋及輥軸上做好對(duì)應(yīng)標(biāo)記。

圖1 主軸裝置撐在方箱上B2雙列圓錐滾子軸承支的受力簡(jiǎn)圖

③待以上步驟全部完成后，用行車(chē)通過(guò)輥軸將磨輥體整體平穩(wěn)吊起。并在輥軸保持固定不動(dòng)的同時(shí)，按順時(shí)針及逆時(shí)針?lè)较蚋餍D(zhuǎn)輪轂數(shù)周，直到百分表完全靜止不動(dòng)。這時(shí)，B2雙列圓錐滾子軸承在重力的作用下，上列圓錐滾子的滾面與軸承外圈完全貼合，所有的竄動(dòng)間隙都集中在下列圓錐滾子軸承上(如圖2所示)，這時(shí)百分表的讀數(shù)就是B2雙列圓錐滾子軸承滾之與軸承外圈的實(shí)際竄動(dòng)量，即軸承的實(shí)際游隙大小，同時(shí)記錄下百分表的實(shí)測(cè)數(shù)值。

若兩個(gè)百分表的讀數(shù)差值在0.05mm以?xún)?nèi)，則數(shù)值為“真值”符合要求。若兩個(gè)百分表的讀數(shù)差值超過(guò)0.05mm，則可能是由于圓錐滾子軸承沒(méi)有完全到位造成，數(shù)值為“假值”。需重復(fù)以上步驟②③，直到獲得“真值”為止。

圖2 主軸裝置起吊后B2雙列圓錐滾子軸承支的受力簡(jiǎn)圖

④最后，再將輪轂組裝件平穩(wěn)落于地平臺(tái)上。沿順時(shí)針及逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行旋轉(zhuǎn)，待兩個(gè)百分表對(duì)準(zhǔn)各自的標(biāo)記時(shí)，它們的讀數(shù)應(yīng)該再次“歸零”。

若百分表的讀數(shù)未“歸零”,則可能是軸承滾子沒(méi)有安裝到位造成，或是百分表在測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生了位移，從而使測(cè)量值不準(zhǔn)確，需重復(fù)以上②③④所有步驟，直到百分表讀數(shù)“歸零”為止。

⑤以上步驟全部執(zhí)行完后，再重復(fù)執(zhí)行步驟③和④至少兩次以上，直到當(dāng)前數(shù)值與之前所測(cè)數(shù)值出現(xiàn)相同為止，并在每次執(zhí)行完步驟③和④后，記錄好讀數(shù)差值。此時(shí)的數(shù)據(jù)就是圓錐滾子軸承的實(shí)際“軸向游隙”，并將測(cè)量結(jié)果取平均值。[2]

表1為三組“圓錐滾子軸承B2”所測(cè)量出的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

表1 三組“圓錐滾子軸承B2”所測(cè)量出的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

根據(jù)以上表格數(shù)據(jù)可知，三組“圓錐滾子軸承B2”的軸向游隙為：#001=2.70mm、#002=2.73mm、#003=2.06mm。

(二)軸承游隙的選擇及中間隔圈的修配

1.軸承游隙的選擇：“軸向游隙”是圓錐滾子軸承的重要參數(shù)之一。不同大小的軸承游隙在機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所造成的影響也不同，其中影響最為明顯的是工作過(guò)程中的振動(dòng)和噪聲以及軸承發(fā)熱和滾動(dòng)體壞死。

港陸EZZM58.3+3新型立磨“主軸裝置”中的軸承是采用雙列圓錐滾子軸承和圓柱滾子軸承的組合配置方式。其中，圓錐滾子軸承作為固定端，承受來(lái)自輥套的軸向工作推力及徑向工作壓力，圓柱滾子軸承作為浮動(dòng)端，只承受徑向工作壓力，不承受任何軸向工作推力。磨輥正常工作時(shí)，軸向的工作推力往往使雙列圓錐滾子軸承的兩列滾子受力不均勻，且工作狀態(tài)下立磨腔室內(nèi)的溫度也很高，工作時(shí)軸承外圈旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈靜止不動(dòng)。因此，軸承外圈工作溫度往往會(huì)比軸承內(nèi)圈溫度高，導(dǎo)致外圈的熱膨脹量比內(nèi)圈大，所以圓錐滾子軸承的工作游隙比安裝游隙往往要大，這就加劇了圓錐軸承的雙列滾子所受載荷不均勻性，導(dǎo)致所有軸向載荷由一列滾子承受，另一列滾子不承受任何載荷的現(xiàn)象，最終一側(cè)內(nèi)、外圈出現(xiàn)有相互脫離的趨勢(shì)(如圖3所示)。根據(jù)以上對(duì)主軸裝置中的“B2圓錐滾子軸承”的工作環(huán)境及受力分析可知，為了避免在工作狀態(tài)下所產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊對(duì)圓錐滾子的保持架造成損傷，則需要較高的軸向引導(dǎo)精度，所以需對(duì)圓錐滾子軸承進(jìn)行預(yù)緊，我們?cè)谂渲齐p列圓錐滾子軸承B2的游隙時(shí)需采用“負(fù)游隙”，最后并通過(guò)計(jì)算和修配“中間隔環(huán)”來(lái)達(dá)到最佳安裝游隙。

圖3 圓錐滾子軸承工作時(shí)受力簡(jiǎn)圖

2.中間隔環(huán)的拆卸：要配制出最佳的安裝游隙，就必須對(duì)中間隔環(huán)的厚度尺寸進(jìn)行精確測(cè)量和修配。由于隔環(huán)是安裝在“雙列圓錐滾子軸承B2”外圈的中間位置，且軸承外圈與磨輥內(nèi)孔均為過(guò)盈配合，拆卸極為困難。若稍有不甚，就會(huì)導(dǎo)致軸承滾子劃傷或是軸承外圈損壞，從而降低軸承的使用壽命甚至報(bào)廢。因此，軸承隔圈的拆卸過(guò)程必須小心翼翼且有條不紊的進(jìn)行，步驟如下：

11由于圓錐滾子軸承B2外圈與磨輥輪轂為過(guò)盈配合，且每臺(tái)份過(guò)盈量的大小均不相同，所以拆卸過(guò)程中的受力大小也就不同，為了避免在拆卸過(guò)程中損傷軸承外圈。因此，需制做專(zhuān)用拆卸工裝，其中之一如圖4所示。

圖4 拆卸工裝

22拆卸工裝制作好以后，將“主軸裝置”翻轉(zhuǎn)180度，放置于鑄梁平臺(tái)上，支墊平穩(wěn)，并將輪轂端蓋拆下。

33將“工裝隔環(huán)”用M12×60內(nèi)六角圓柱螺釘(GB/T70.1-2000)與圓錐滾子軸承B2的外圈把合緊固，貼合面需保證0.05mm塞尺不入。同時(shí)，在軸承外圈內(nèi)側(cè)周圈均勻布置滿干冰(所需干冰重量約為10公斤)，待干冰布置好后，再在磨輥輪轂1080mm孔口位置均部放置三個(gè)60噸螺旋千斤頂，并保證等高。

44用3根M30×600mm的“等長(zhǎng)雙頭螺柱(GB/T953-88)”與工裝隔環(huán)上的3-M30螺孔進(jìn)行旋合連接。擰緊后，再將“上支撐工裝”穿過(guò)3-M30×600mm螺柱落在千斤頂上，調(diào)整適當(dāng)高度并調(diào)平后，并用M30螺母擰緊。

55待“拆卸工裝安”裝好以后，則可進(jìn)行拆卸工作。在拆卸過(guò)程中，三個(gè)螺旋千斤頂作用在“上支撐工裝”上的力必須保持一致，否則就會(huì)由于受力不均勻，導(dǎo)致軸承外圈或軸承滾子受到損壞甚至報(bào)廢。

因此，在操作時(shí)不僅要確保三處螺旋千斤頂?shù)淖饔昧ν?，而且作用力的大小還需保證一致。所以，鉗工在每同時(shí)操作一次千斤頂后，都需用深度游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量其移動(dòng)量，并且在測(cè)量時(shí)需采用“米”字形多點(diǎn)測(cè)量法，從而確定軸承外圈的位移量是否均勻，若測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)所測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)有所偏差，則需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行局部施力調(diào)整，保證位移量一致。若軸承外圈與磨輥輪轂內(nèi)孔的過(guò)盈量較大，可在輥軸底部再設(shè)置一個(gè)60噸的螺旋千斤頂，增加一個(gè)向上輔助支撐力，最終確保軸承外圈及中間隔圈的順利取出。

3.中間隔環(huán)的修配：中間隔環(huán)的修配，是整個(gè)“主軸裝置”在裝配過(guò)程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。其隔環(huán)厚度的修配量和修配精度直接決定著軸承游隙的大小及在工作中的使用壽命，因此，首先用外徑千分尺將所拆卸出的中間隔環(huán)厚度尺寸進(jìn)行精確測(cè)量，測(cè)量時(shí)需采用“米”字形多點(diǎn)測(cè)量法，測(cè)量后記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算出平均值，同時(shí)在隔環(huán)的一端面做上與圓錐滾子軸承B2相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記，以便后序裝配時(shí)混淆導(dǎo)致錯(cuò)裝，其數(shù)據(jù)如下：

表2 標(biāo)記數(shù)據(jù)

其平均值為：#001=113.06mm，#002=113.03mm，#003=113.11mm。

接著，根據(jù)以上所測(cè)量出的“游隙實(shí)測(cè)值”、“中間隔環(huán)厚度實(shí)測(cè)值”以及“預(yù)緊量”，預(yù)緊量為-0.1至-0.15，取中間值為-0.125，最后通過(guò)公式計(jì)算出隔環(huán)厚度的修配尺寸(如圖5所示)，計(jì)算公式為：中間隔環(huán)厚度=隔環(huán)厚度實(shí)測(cè)值-游隙實(shí)測(cè)值-預(yù)緊量[5]。計(jì)算結(jié)果(即隔環(huán)實(shí)際配制尺寸)為：1#=110.235mm,2#=110.175 mm,3#=110.925 mm。[3]

圖5 中間隔環(huán)厚度修配示意圖

中間隔環(huán)厚度修配尺寸計(jì)算出以后，將零件擺放在平面磨床上對(duì)厚度尺寸進(jìn)行磨削精加工，其尺寸公差需控制在±0.01mm以?xún)?nèi)。

4.待中間隔環(huán)的磨削工序執(zhí)行完以后，將修磨后的中間隔圈，軸承外圈以及端蓋根據(jù)編號(hào)一一對(duì)應(yīng)裝入磨輥輪轂中(在裝配軸承外圈時(shí)需用干冰冷凍30-40分鐘后再進(jìn)行裝配)，裝配完以后需重復(fù)以上軸承游隙的測(cè)量步驟，最終確認(rèn)安裝完成。

三、結(jié)束語(yǔ)

以上就是，港陸EZZM58.3+3新型立磨中關(guān)鍵部分“主軸裝置”的裝配及軸承游隙的測(cè)量計(jì)算方法。該方案的有效實(shí)施，不僅極大地提高了裝配質(zhì)量和安裝進(jìn)度，而且也為后期裝配同類(lèi)型的立磨產(chǎn)品累計(jì)了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[1]卜炎，實(shí)用軸承技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]王先逵，機(jī)械裝配工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3]羅繼偉，羅天宇，滾動(dòng)軸承分析計(jì)算與運(yùn)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.