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啤嶺機電設備（上海）有限公司
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數控外圓成型磨床砂輪主軸軸承故障分析

2014-03-21

姚鐵明 周晃明
（南方匯通股份有限公司轉向架車間，貴陽市都拉營 550017）
　　摘　要：數控外圓成型磨床砂輪主軸軸承故障原因，采取各種措施保持軸承軸頸外表面與軸承內表面的間隙均勻，保持靜壓軸承內腔的液阻，建立靜壓軸承壓力。用擴大進油孔的辦法，解決因磨損引起的油腔壓力不夠問題。
　　關鍵詞：回轉精度；間隙；靜壓力；液阻；節流器
　　一、故障
　　一臺西班牙達諾巴特（DANOBT）數控外圓磨床，型號HG-91-2300-A2R，帶兩軸數控傾角砂輪頭架、西門子810D控制系統，砂輪主軸軸承是靜壓軸承，使用中出現主軸“抱死”故障。按原理分析，懷疑過濾器損壞，導致堅硬異物進入油腔，將油腔邊緣刮出淺槽，致使油腔內部壓力油嚴重泄漏，從而使壓力減小，主軸受力不均衡，偏向壓力小的油腔，高速旋轉的主軸與靜軸承發生摩擦，導致主軸燒傷與抱死。
　　二、故障可能原因
　?。?）砂輪運轉過程中，因外力碰撞或突然斷電，使得軸頸與軸承發生干磨導致軸承磨損，承載能力下降。
　　（2）異物將進油小孔節流器堵塞或油腔的封油面因異物被刮開，液阻減少，導致軸承內部壓力消失，軸承的承載能力下降，外部載荷將軸頸推向軸承一邊，造成軸承被研。
　　（3）主軸供油路失壓或油箱缺油而導致供油不足，主軸軸承內部出現缺油現象。
　　（4）油品不對或油已失效，使得主軸不能正常浮起而導致磨損。
　　經解體檢查，軸承與軸頸有明顯干磨現象，油腔封油面被磨，封油面上粘有異物（圖1）。說明在供油壓力正常的情況下， 軸頸沒有正常浮起或受載時軸頸與軸承之間油膜剛度不夠，導致軸頸與軸承相互磨損。在封油面與回油槽上發現異物，說明進油孔曾有堵塞現象。

圖1
　　經檢測，發現軸頸磨損很少，軸承封油面雖有磨損，但沒有較深的溝痕，里邊銅末較多。由于磨損，導致軸承與軸頸間隙擴大，使得主軸在正常油壓下無法浮起。
　　三、修復
　　1、修復方案
　?。?）用煤油將軸承和軸頸清洗干凈。（2）對軸承進油孔進行徹底清洗。（3）手工刮開淺槽和磨損部位，重新建立密封面。（4）調節上下進油口孔徑大小，保證主軸浮起0.02mm。（5）更換主軸液壓油和過濾紙，清洗油缸和各進出油管，以防雜質停留在液壓系統中。
　　2、方案實施
　?。?）先將主軸軸頸清洗并在表面進行拋光處理。（2）用刮刀輕輕刮掉封油面邊上和刮開淺槽部位的毛刺，洗掉軸承內表面的銅末，然后用組銼和水磨砂紙對凸起的表面進行修磨，使表面與原密封面的高度一致。（3）用一系列直徑0.8～1.5mm的鉆頭，經重復實驗擴大承載部位進油孔孔徑，同時調節節流閥，以確保適當的供油壓力并打表檢測，保證主軸浮起0.02mm，使軸頸與軸承之間重新建立較強剛度的油膜。（4）軸承組裝。由于軸承與主軸箱之間的配合間隙很小，檢修過程中軸承因外界溫度影響，直徑擴大而無法裝配，故先將軸承放入冷柜中冷凍15min，同時，為保證軸承正確安裝并使軸承沿軸線方向平行裝入，特制作兩根直徑16mm的拆卸頂桿（圖2）。（5）更換主軸液壓油和過濾紙，對油缸進行徹底清洗和擦拭，將各進出油管拆下逐個清洗，更換老化嚴重的油管。

圖2
　　四、實施效果及建議
　　1、效果
　　采取以上措施對軸承進行修復后，主軸正常浮起，不再出現主軸抱死和車軸加工表面的波紋現象，恢復該設各的正常運轉，在新造車產量很大的情況下設備運轉狀態良好。 
　　2、建議
　　建議改造節流器。由以上的分析可知，小孔節流器與軸承一體，清洗和維護非常麻煩，同時由于孔徑非常小，如果油液中有尺寸稍微大點的異物則容易造成堵塞，如果將小孔節流器換成薄膜反饋節流器則可以解決這一問題。作用原理見圖3。

圖3
　　由圖3可知，主軸徑向未受載時，上下油腔壓力相等（圖3a），當主軸受徑向載荷F作用后，軸頸沿載荷方向偏移一個微小距離e，則油腔3與軸頸的間隙減小為h3=h-e。相應的間隙液阻Rh3就增大，而油腔3中的油壓P3增高，薄膜反饋節流器中B腔的油壓力升高，薄膜將會向上凸起，使進入A腔的壓力油的流量減少，從而使A腔中的P1下降，于是產生一個與載荷方向相反的壓力差P=P3-P1來支承載荷F。
　　這樣，在清洗時只需清洗薄膜反饋節流器即可，更換方便且不容易造成進油口堵塞。同時，如果在薄膜反饋節流器的兩個腔中加上壓力傳感器，外設壓力表，則可以直接監測軸承油腔內的壓力，以保證軸頸與軸承不會發生干磨。
來源：《設備管理與維修》2011年02期