軸承制造的關(guān)鍵技術(shù)
中國(guó)軸承網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2006/11/07 |
軸承制造的關(guān)鍵技術(shù)
現(xiàn)代仿真技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用而迅速發(fā)展。該技術(shù)的具體做法是將某應(yīng)用工況下SKF軸承的載荷方向、大小、潤(rùn)滑方式，旋轉(zhuǎn)速度及環(huán)境參數(shù)，以及SKF軸承主參數(shù)等同時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，通過演算，了解SKF軸承可能達(dá)到的壽命，從而評(píng)價(jià)軸承設(shè)計(jì)是否合用。這種試驗(yàn)方法可以大幅度縮短試驗(yàn)時(shí)間，減少人力和試驗(yàn)資金，可以在軸承未制造完成之前，預(yù)先知道其應(yīng)用效果，是一種又快又省心的試驗(yàn)方法。國(guó)外先進(jìn)軸承工業(yè)公司SKF、NTN在軸承仿真試驗(yàn)技術(shù)的研究達(dá)到先進(jìn)水平。
國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)
目前，國(guó)內(nèi)外軸承試驗(yàn)方法，主要有四種：一、摩擦磨損試驗(yàn)，二、試驗(yàn)臺(tái)架試驗(yàn)，三、試驗(yàn)室（試驗(yàn)場(chǎng)）模擬試驗(yàn)，四、實(shí)際工況運(yùn)行試驗(yàn)。國(guó)外對(duì)上述幾種試驗(yàn)方法均有使用，但應(yīng)用目的不一樣，例如，開發(fā)一種全新的產(chǎn)品，首先須做摩擦磨損試驗(yàn)。但如果磨擦磨損形式無多大變化，僅產(chǎn)品尺寸、受載工況變化，則僅需做臺(tái)架、模擬或?qū)嶋H運(yùn)行試驗(yàn)即可。國(guó)外對(duì)一些關(guān)鍵部位的新產(chǎn)品（如轎車輪轂軸承等）考核極為嚴(yán)格，必須經(jīng)實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)，才能獲準(zhǔn)進(jìn)行配套使用。瑞典SKF、日本NTN新近研究軸承仿真試驗(yàn)技術(shù)、只能替代臺(tái)架、模擬或?qū)嶒?yàn)，以縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間，加快產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)度，但距實(shí)際運(yùn)行情況還有所差距�，F(xiàn)在，我國(guó)軸承行業(yè)已開展摩擦磨損試驗(yàn)的，只有洛陽軸承研究所一家；已開展軸承臺(tái)架試驗(yàn)的，有洛陽軸承研究所、上海軸研所、杭州軸承試驗(yàn)中心和瓦房店、哈爾濱等20余家國(guó)有軸承企業(yè)；可以展開模擬試驗(yàn)的有洛陽軸承研究所、杭州軸承試驗(yàn)中心以及洛軸、襄軸等企業(yè)。而要實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)，只有在配套主機(jī)企業(yè)提出此方面要求時(shí)軸承生產(chǎn)企業(yè)才予以進(jìn)行，如鐵路客車輪對(duì)軸承及小轎車的輪轂軸承等�？傊瑖�(guó)內(nèi)在開展模擬和實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)方面還不廣泛，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大主機(jī)范圍或?qū)嶋H工況范圍，為仿真試驗(yàn)早日提到日程作好充分的軟、硬件準(zhǔn)備。
主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)
為了進(jìn)行仿真試驗(yàn)，需先對(duì)一些代表性類型的典型產(chǎn)品進(jìn)行臺(tái)架或模擬試驗(yàn)，找出壽命與承載、工況之間的函數(shù)關(guān)系，而后利用這種關(guān)系，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行軸承設(shè)計(jì)和試驗(yàn)工作，這通常只是針對(duì)那些極為重要的產(chǎn)品才進(jìn)行的試驗(yàn)。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有能力，今后十年主要目標(biāo)是對(duì)鐵路車輛軸承、汽車輪轂軸承以及高速度磨床主軸軸承進(jìn)行仿真試驗(yàn)研究，并逐漸具備一定的仿真試驗(yàn)條件。研究?jī)?nèi)容如下：
潤(rùn)滑技術(shù)
技術(shù)概要
滾動(dòng)軸承在運(yùn)動(dòng)中由于阻力使軸承不斷磨損而失效，潤(rùn)滑脂（油）和潤(rùn)滑方式的不同，對(duì)降低軸承摩擦磨損效果不同。因此潤(rùn)滑技術(shù)已成為軸承技術(shù)研究的重要組成部分。有人把潤(rùn)滑脂（油）稱為“軸承的第五個(gè)零件”（其他為內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架）。
阻礙滾動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)的阻力由滾動(dòng)磨擦、滑動(dòng)磨擦和潤(rùn)滑劑磨擦組成。當(dāng)滾動(dòng)體在滾道上滾動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)滾動(dòng)磨擦；滑動(dòng)磨擦出現(xiàn)在保持架中滾動(dòng)體的引導(dǎo)面上、保持架的擋邊引導(dǎo)面上以及滾子軸承中滾子端面和套圈擋邊上。潤(rùn)滑劑磨擦則由潤(rùn)滑劑在接觸處的內(nèi)部磨擦以及潤(rùn)滑劑的攪拌和擠壓所組成。一套軸承的總磨擦即滾動(dòng)磨擦、滑動(dòng)磨擦和潤(rùn)滑劑磨擦的總和就是阻抗軸承運(yùn)動(dòng)的阻力。研究潤(rùn)滑技術(shù)的任務(wù)就是開發(fā)不同潤(rùn)滑脂（油）及其潤(rùn)滑方式，使其軸承阻力最小，壽命最長(zhǎng)。
國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，對(duì)常見工況下的軸承潤(rùn)滑脂（油），技術(shù)和生產(chǎn)上已完全過關(guān)，已形成系列品種和批量生產(chǎn)能力，當(dāng)前主要趨勢(shì)是研究提高一些特殊情況下潤(rùn)滑脂的性能，如正在研究提高宇航用全氟醚潤(rùn)滑脂的真空穩(wěn)定性，爬移性以及粘溫性能等；又如低溫脂，雖在應(yīng)用中有較好效果，但其潤(rùn)滑機(jī)理未能有很好的理論闡述。再如，研究在高溫（200-4000C）下使用氣態(tài)潤(rùn)滑劑的研究等。我國(guó)當(dāng)前軸承潤(rùn)滑的研究任務(wù)極重，如果經(jīng)費(fèi)允許，應(yīng)重點(diǎn)解決以下幾個(gè)問題：其一，提高現(xiàn)有密封軸承潤(rùn)滑脂在常溫環(huán)境下的使用壽命；其二，提高低噪聲軸承潤(rùn)滑脂振動(dòng)性能；其三，研究開發(fā)常見工況下軸承潤(rùn)滑脂新品種，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。
主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)
根據(jù)我國(guó)軸承潤(rùn)滑脂與國(guó)外的差距，今后十年潤(rùn)滑脂的研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)是：研究提高潤(rùn)滑脂壽命的途徑，對(duì)家電用密封軸承（如洗衣機(jī)、吸塵器、計(jì)算機(jī)、空調(diào)器等）和難以進(jìn)行維修或拆卸對(duì)運(yùn)行精度構(gòu)成破壞部位的密封軸承（精密機(jī)床主軸、精密儀表轉(zhuǎn)軸、深水作業(yè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)等），使其所用潤(rùn)滑脂壽命等同于機(jī)械壽命；研究潤(rùn)滑脂降噪性，使低噪聲軸承（v3/z3、v4/z4等）取得降噪值達(dá)3-5dB以上；研究開發(fā)15-20個(gè)潤(rùn)滑脂新品種，形成我國(guó)軸承潤(rùn)滑脂系列的基本格局。其中高溫、常溫、低溫等約8-10個(gè)品種，一般中等或極高水平的電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂5-8個(gè)品種以及航天航海等特種工況下軸承潤(rùn)滑脂5-8個(gè)品種。
密封技術(shù)
技術(shù)概要
新近發(fā)展的滾動(dòng)軸承，在兩端面都安裝有相應(yīng)的密封裝置。其作用一方面是保護(hù)軸承內(nèi)部的潤(rùn)滑脂（油）在使用中不會(huì)流失，保證軸承處于潤(rùn)滑狀態(tài)；另一方面是保護(hù)軸承，使外界的塵�；蛴泻怏w不會(huì)進(jìn)入軸承內(nèi)腔，以免對(duì)軸承造成損傷。常見的有橡膠或工程塑料的密封圈，也有鋼板沖制的密封圈（或稱防塵蓋）。密封結(jié)構(gòu)多種多樣，密封的效果不一樣。密封圈與軸承之間有間隙的，稱非接觸式密封，間隙越小，密封效果越好，但允許軸的轉(zhuǎn)速面積越�。幻芊馊εc軸承之間無間隙的，稱接觸式密封，密封圈接觸唇的接觸面積越大，密封效果越好，但允許軸的轉(zhuǎn)速越小。密封技術(shù)主要是研究開發(fā)應(yīng)用于不同工況下的相應(yīng)密封裝置，以及該密封圈材料與相應(yīng)潤(rùn)滑脂的共融性等。
國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)
日本的幾大軸承公司（精工、東洋等）代表了軸承密封技術(shù)發(fā)展的方向。他們?cè)陂_發(fā)密封技術(shù)發(fā)展方向和軸承裝置技術(shù)方面歷史較早，研究有深度，目前密封技術(shù)較為成熟。從單密封唇發(fā)展到多密封唇，從接觸式密封開發(fā)出非接觸密封等；從產(chǎn)品類型看，球軸承、滾子軸承均有。我國(guó)跟隨國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，也開發(fā)出了具有密封圈的深溝球軸承、水泵軸承、鐵路（圓錐滾子）軸承、滾針軸承以及短圓柱滾子軸承幾大類軸承，其中深溝球軸承產(chǎn)量最大，應(yīng)用面最廣。根據(jù)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局近期對(duì)我國(guó)密封軸承質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果來看，我國(guó)密封軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題較大，密封效果不好，漏脂現(xiàn)象較嚴(yán)重，用戶反應(yīng)強(qiáng)烈。經(jīng)分析，主要的原因是我國(guó)現(xiàn)行的密封圈設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，內(nèi)圈不帶密封槽，再加上制造精度不高等。因此，我國(guó)軸承密封技術(shù)今后發(fā)展的趨勢(shì)是：以深溝球軸承為代表，開展密封技術(shù)試驗(yàn)，尋找最佳密封圈結(jié)構(gòu)和最佳密封間隙；開展密封材料研究，尋找耐磨損，耐老化，耐高溫及抗腐蝕的材料，為提高接觸式密封壽命，開發(fā)高溫條件下或在有害氣氛條件下工作的密封圈打下技術(shù)基礎(chǔ)。
主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)
根據(jù)當(dāng)前我國(guó)密封軸承質(zhì)量低劣的現(xiàn)狀，今后主要研究?jī)?nèi)容是：首先是加強(qiáng)研究試驗(yàn)，篩選出深溝球軸承的密封圈結(jié)構(gòu)并開發(fā)相應(yīng)軸承內(nèi)圈密封槽結(jié)構(gòu)，進(jìn)行現(xiàn)行深溝還需軸承密封結(jié)構(gòu)的更新?lián)Q代，爭(zhēng)取在2005年使該類軸承密封性能趕上國(guó)際20世紀(jì)90年代末同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平；其次是結(jié)合我國(guó)轎車工業(yè)的發(fā)展，開發(fā)適合于在120-1800C高溫下長(zhǎng)期工作的高溫密封軸承；第三是以鐵路車輛軸承為代表開發(fā)圓錐、圓柱滾子軸承系列用密封新結(jié)構(gòu)。
降噪技術(shù)
技術(shù)概要
軸承噪聲是環(huán)境的重要污染源，也是軸承行業(yè)需要控制的重要指標(biāo)，特別是對(duì)家電，辦公機(jī)械、儀器儀表用軸承噪聲限值更為突出。近十多年，我國(guó)軸承行業(yè)在降低軸承噪聲方面做了許多工作，使軸承降噪水平有很大提高，但是與國(guó)外相比，仍有一定的差距，用戶反映突出的是“異音”問題，即軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)一種不規(guī)則的突發(fā)聲，甚至尖叫聲。軸承噪聲影響因素很多，也很復(fù)雜，需要從軸承的整體設(shè)計(jì)，軸承的每一個(gè)零件——內(nèi)圈、外圈、保持架、滾動(dòng)體和潤(rùn)滑油（脂）去分析研究，也需要從軸承每個(gè)零件所用的材料、加工工藝過程乃至工程中采用的設(shè)備、工藝材料等方面去分析研究。這是軸承噪聲技術(shù)所涉及的基本內(nèi)容。
國(guó)內(nèi)外發(fā)展的趨勢(shì)
技術(shù)的發(fā)展是無止境的，盡管國(guó)外先進(jìn)的軸承公司（NSK、SKF等）軸承降噪水平已很高了，但仍提出進(jìn)一步的發(fā)展方向，即向“靜音”軸承發(fā)展，我國(guó)軸承產(chǎn)品今后十年在噪聲技術(shù)方面發(fā)展趨勢(shì)是：一是解決軸承的“異音”，二是使降振水平上一個(gè)新臺(tái)階，即趕上國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家軸承的20世紀(jì)90年代末的水平。
主要研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)
為了解決軸承“異音”問題和使降振水平上一個(gè)新臺(tái)階，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上增加控制振幅限值，因此，主要研究?jī)?nèi)容是提高滾動(dòng)體表面和圈滾道的圓度，解決保持架與滾動(dòng)體之間引導(dǎo)平穩(wěn)性，同時(shí)降低潤(rùn)滑脂（油）的雜質(zhì)顆粒度，與相應(yīng)滾動(dòng)表面接觸親合的均衡性。要求滾動(dòng)體和滾道粗糙度控制度達(dá)0.001μm；潤(rùn)滑脂的雜質(zhì)顆粒不大于0.01μm；提高保持架球窩真圓度，使保持架與滾動(dòng)體之間的竄動(dòng)量精度達(dá)0.01μm。
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