粉碎机械用推力角接触球轴承的设计改进

贾秋生，边立伟

（1.哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨 150036；2.哈尔滨轴承集团公司 动能公司，黑龙江 哈尔滨150036）

1 前言

机械冲击式粉碎设备是我国近几年发展较快的超细粉碎设备之一。该设备是利用围绕水平或垂直轴旋转的回转体（棒、锤、板等）对物料以猛烈的冲击，使其与固定体碰撞或颗粒之间冲击碰撞，从而使物料粉碎的一种超细粉碎设备。此类粉碎机广泛应用在化工、建材、矿业、农药、食品、医药和非金属等工业中粉碎中等硬度物料。

推力角接触球轴承（图1）采用不可分离式设计，尼龙66加玻璃增强纤维保持架，装较多的球，接触角为大于45°。这些设计特点增强了轴承的轴向刚度，使其能适应轴向和径向进给的调节。推力角接触球轴承只能承受单方向的轴向载荷。如果单个轴承的载荷不能满足要求，或者要求承受两个方向的轴向载荷时，则选用轴承组。它具有较高的轴向支撑和行程精度，以及较低的摩擦力矩。该类轴承的主要应用领域为旋转工作台，因载荷方向为两个方向，故同时使用两套轴承，两套轴承总是互为参照进行调校。第二个轴承必须承受回转体的重量，因此比第一个轴承具有更高的负载能力。

图1 推力角接触球轴承原结构

2 工作原理及存在问题

机械冲击式粉碎机按转子的布置方式可分为立式和卧式两大类。立式粉碎机的转子轴垂直放置，在转子两端各放置一套推力角接触球轴承。机械在正常工作中，转子上的锤头对物料的打击而将其粉碎，处于定子和转子间隙处的物料被剪切和反弹到粉碎室内与后续飞来的颗粒相撞，使粉碎过程反复进行。该类轴承由于结构的原因，无法添加密封装置，因两套轴承均是暴露在工作环境中，在粉碎颗粒的过程中，被粉碎的颗粒会进入到轴承的内部，因颗粒较小，极易堆积在保持架的兜孔中，造成轴承的过早失效。

同时，主机用户在安装该类轴承的时候，通常都是将轴承高温加热分离，然后保证轴承套圈温度不变的情况下，先将轴圈和座圈分别装入轴与轴承座中，最后，再放入钢球，进行合套。但是，一般安装的工人都没有经过系统的轴承知识培训，导致在合套的时候，将钢球错装或混装的现象时有发生，错装可能减小或增大游隙，导致轴承运转中由于温升而抱死，或发生打滑现象；混装造成在一套轴承中，钢球的直径不等，在工作中造成受力不均，个别钢球承受载荷，而其他钢球均处于不受载状态，加速钢球磨损，导致轴承失效损坏。如图2。

图2 钢球混装示意图

3 解决方案

根据轴承的实际工况，轴承在工作中高载荷、低转速的特点，采取取消轴承的保持架并增添钢球个数的方案，将轴承改为满球推力角接触球轴承，如图3。此项设计更改可以在保证轴承的转速的前提下，有效地提高轴承的载荷能力。在设计过程中，增添钢球个数的同时，适当考虑增加钢球间距。这样的设计，可以使颗粒在进入轴承中后，由于风压的作用，从另一侧较容易地通过轴承，不影响轴承的工作状态；同时，适当减小轴圈和座圈的沟曲率，增大轴承在工作中的钢球与套圈的接触面积，达到增大载荷的目的，延长轴承的使用寿命。

另外，为了使客户安装方便，将座圈原有的锁点取消，使得套圈沟道与挡边相切。这样，客户在安装过程中可以减少加热拆套的过程，当使用简单的工装装置把钢球固定在轴圈滚道上时，只需要把轴承座圈垂直放下，即可把轴承合套，并且在合套时，不会因为锁点等原因，对钢球产生不必要的划伤。并且，通过与客户的现场交流，对现场安装工人进行了简单的轴承理论讲解，告知钢球规格尺寸统一的必要性，并建议安装工人在拆套安装时，应注意钢球与套圈必须编号对应，不能发生错装或混装现象。

图3 无保持架推力角接触球轴承结构

4 结束语

更改设计后的推力角接触球轴承，客户在使用后给予了很高的评价，不仅在安装过程中方便了许多，轴承的使用寿命也得到了很大的提高。有效地减少了客户的运用成本，因寿命提高，给客户带来了很高的名誉，提高了客户的知名度。

同时，轴承的有效更改减少了加工成本，提高了在同行业中的竞争力，为进入同类产品的市场打下了良好的基础，更为我公司固定了一个长期、稳定的合作伙伴。