7500L滚揉机滚轮轴承分析

刘宏祥 ，任民强 ，张日亮

（漯河双汇肉业机械加工厂，河南 漯河 462000）

7500L滚揉机滚轮轴承分析

刘宏祥 ，任民强 ，张日亮

（漯河双汇肉业机械加工厂，河南 漯河 462000）

滚揉机是生产火腿肠系列肉制品的关键设备。该机在旋转过程中要求运行平稳、连续工作时间长。支撑锅体的滚轮轴承需要同时承受径向力和轴向力，因此，将原来使用的深沟球轴承更换为圆锥滚子轴承，延长了轴承的使用寿命，满足了该机的工作要求，并节约了维修资金。

滚揉机；滚轮轴承；深沟球轴承；圆锥滚子轴承

1 前言

支撑滚轮的滚动轴承是保证滚揉机正常生产的关键部件。原滚轮轴承选用的是6307型深沟球轴承，该类型轴承是点接触的球轴承，额定动、静负荷低，最大的问题是承受轴向负荷能力差，平均使用寿命为60天。如何使滚揉机不因轴承的问题而延误生产，这是肉食品生产企业急待解决的问题。

图1 7500L滚揉机

2 滚揉机工作原理

2.1 滚揉机支撑轮工作原理

如图1所示，支撑滚轮机构锅体的前端安放在两个支撑轮总成上。新设计的滚揉机每个支撑轮总成安装有两个滚轮，每个滚轮安装有两个30307型线接触的圆锥滚子轴承。

工作时，动力由锅体尾部减速机带动，可以进行正、反时针方向旋转。锅体前端安放在前端的两支撑轮总成上，锅体靠摩擦力带动滚轮旋转。如锅体的转速是16r/min,则滚轮轴承的转速为25r/min。锅体+肉泥的重量大约10t多，由三点承受（即前端两个支撑轮总成和尾部减速机支架）。该轴承属于中、低速正常负荷工作状态。工作中，外圈旋转，内圈安装在轴承轴上且轴固定在支架上不动。原滚揉机托滚及其轴承安装结构见图2。新设计的滚揉机托滚及其轴承结构见图3。

图2 原滚揉机托滚及轴承结构图

图3 新设计的托滚及轴承结构图

3 滚揉机原轴承结构及存在的问题

轴承6307安装在轴承座里，轴承外圈安装在轴承座两端轴承室里，要求两轴承室的同轴度误差为0.01mm。

（1）加工工艺无法保证。采用双面找正不能满足精度要求；若采用高精度双面镗床，可以满足精度要求，但无法实现。

（2）如图1所示，从锅体尾部减速机来的动力带动锅体旋转，减速机安装在上支架座体上，由油缸推动上升或下降，同时，锅体内部的肉泥在锅体内不停地旋转和上下窜动，它是一个动态过程。滚轮轴承要承受径向和轴向两种力。而6307型深沟球轴承主要承受径向力，承受轴向能力很低。统计发现，滚轮轴承平均使用寿命为60天。因此，充分考虑锅体的复杂运动对滚轮轴承的选型是很有必要的。

4 滚揉机改进后的轴承结构

图3中，把原来的6307型深沟球轴承更换成30307型圆锥滚子轴承，改进后的特点如下：

（1）30307轴承的额定动负荷=75.2kN，静负荷=82.5kN。

6307轴承的额定动负荷=33.4kN，静负荷=19.2kN。

从以上数据可以看出，圆锥滚子轴承承受额定动、静负荷的能力是同内孔尺寸深沟球轴承的几倍，承载能力强、工作安全可靠。

（2）轴承座加工方便，精度保持性好。 轴承座两端的轴承室可一次装夹一刀车削成型，其同轴度很容易保证。轴承外圈在两端轴承室里没有轴向定位要求，安装方便。

（3）轴承内圈大端面靠轴的台肩定位，外圈大端面朝外，大口朝里，采取面对面的安装方法。改变两端法兰盖与轴承之间调整垫片的厚度，可方便地调整轴承的预紧量，给轴承施加一定量的预负荷，提高轴承的旋转精度和使用寿命。

图4 30307轴承的受力分析

5 轴承结构改进前后受力分析

如前所述，滚揉机锅体在正常工作时，由于其运动的不平稳性，支撑滚轮轴承所承受的实际是以径向力为主、轴向力为辅的联合负荷。由于锅体制造而产生的圆形跳动误差和尾部安装误差产生的轴向窜动在锅体运转时可以看出(锅体在旋转过程中的轴向窜动可达到4mm)，使轴承承受一个无规律的轴向和径向联合负荷。为此，把原来使用的6307型深沟球轴承改为30307型圆锥滚子轴承是为了增加轴承的承载能力。

锅体及支架部分重量7t，减速机及其传动部分的重量为1.7t，当满装肉泥时的重量为4.2t,以上重量共计12.9t。锅体的重心是靠近滚轮的1/3 处，则前端支撑架承受的径向负荷是T=12.9×cos18.5o×2/3=8.16t。锅体前端每个支撑滚轮共8套轴承，每套承受的径向负荷是：8.16 ÷8=1.02t(10.2kN）。

由于锅体直径较大（接近2m）,真正工作时的冲击力和不平衡的惯性力是相当大的。若按3倍计算可得下式：

10.2 kN×3=30.6kN＜33.4kN＜75.2kN

(式中：33.4kN是单套6307轴承的额定动负荷，75.2kN是单套30307轴承的额定动负荷。)

由上式可以看出，原采用的6307型轴承的额定动载荷只能勉强用于生产现场，30307轴承能够满足动态径向负荷。

锅体倾倒时，在轴向方向有一定的窜动量（2～4mm），轴承会因此受到一定的轴向静载荷。锅体最大倾角为18.5°，此时锅体及肉泥重力产生的下滑力F=12.9×sin18.5°×2/3=2.729t(27.29 kN)。若使用30307轴承，在静载荷下能够承载的轴向载荷为F′=82.5×tg18.5°×8=220.8kN＞27.29kN, 能够满足锅体倾倒时的轴向受力。若使用6307轴承，因其不能承受锅体产生的轴向载荷，造成轴承快速损坏。

6 结束语

滚揉机滚轮轴向载荷的存在，是造成6307轴承早期损坏的主要原因。通过滚轮轴承的选型改进和试验，30307滚轮轴承在设备上使用180天以上，检测轴承的温度和振动均在正常范围之内，改进效果明显。

(编辑：钟 媛）

Analysis of rolling wheel bearing for 7500L rolling and kneading machine

Liu Hongxiang,Ren Minqiang,Zhang Riliang

(Luohe Shuanghui Meat Industry Machinery Factory, Luohe 462000,China)

Rolling and kneading machine is the key equipment for production of meat products of ham sausage series.The machine needs to run smoothly and continuously for a long time in the rotating process.The rolling wheel bearings supporting pot body need to bear the radial force and the axial force at the same time,therefore,the original using deep groove ball bearings were replaced with tapered roller bearings so as to prolong the service life of the bearings,meet the working requirements of the machine,and save money for maintenance.

rolling and kneading machine; rolling wheel bearing; deep groove ball bearing; tapered roller bearing

TH133.33+1,TH133.33+2

B

1672-4852（2015）03-0010-03

2015-08-11.

刘宏祥（1967-），男，高级工程师.