推力軸承式軸端鎖緊結(jié)構(gòu)的研究

■濟(jì)鋼集團(tuán)重工機(jī)械有限公司 （山東濟(jì)南 250101） 張文周

推力軸承式軸端鎖緊結(jié)構(gòu)的研究

■濟(jì)鋼集團(tuán)重工機(jī)械有限公司 （山東濟(jì)南 250101） 張文周

摘要：本文推薦了一種軸端鎖緊結(jié)構(gòu)。運(yùn)用推力軸承的殼體能夠相互平行旋轉(zhuǎn)的原理，在傳動(dòng)件與鎖緊螺母之間增加了一套推力軸承，當(dāng)傳動(dòng)件松動(dòng)時(shí)，推力軸承的旋轉(zhuǎn)可抵消傳動(dòng)件與鎖緊螺母之間的相對(duì)摩擦力和轉(zhuǎn)矩。

機(jī)械結(jié)構(gòu)中常規(guī)的鎖緊方式有摩擦鎖緊、鉚沖鎖緊以及機(jī)械鎖緊等幾種，在中等載荷及平穩(wěn)工況下具有良好的鎖緊性能；但在重載和頻繁正、反向旋轉(zhuǎn)的工況下，常規(guī)方式的鎖緊力量明顯不足，如在冶金和礦山重型設(shè)備中，常規(guī)鎖緊方式在線壽命較短，在很大程度上增加了設(shè)備維修成本。

1. 重載下圓螺母鎖緊機(jī)構(gòu)的失效機(jī)理

對(duì)于通過單鍵、雙鍵或花鍵方式安裝在軸端的傳動(dòng)件，軸的末端常采用止動(dòng)墊圈與圓螺母組合鎖緊。當(dāng)重載工況下頻繁正、反向傳遞扭矩時(shí)，軸和傳動(dòng)件上鍵槽的2個(gè)側(cè)面均承受循環(huán)載荷的擠壓，其寬度不斷變大，與之配合的鍵寬則有縮小的趨勢，造成軸與傳動(dòng)件的配合間隙快速擴(kuò)大，換向過程的沖擊力進(jìn)一步加大并形成惡性循環(huán)，傳動(dòng)件無法與軸同步旋轉(zhuǎn)，并沿著軸線方向及圓周方向發(fā)生竄動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而擠壓和摩擦較薄的止動(dòng)墊圈，止動(dòng)墊圈難以承受巨大摩擦和擠壓作用，很快被磨損掉或變形失效。

2. 推力軸承式軸端鎖緊的結(jié)構(gòu)

針對(duì)重載和頻繁正、反向旋轉(zhuǎn)的工況，提出在傳動(dòng)件和止動(dòng)墊圈之間增加一套推力軸承的新型鎖緊結(jié)構(gòu)，借助推力軸承的2個(gè)平行外殼可以旋轉(zhuǎn)的功能，用以抵消傳動(dòng)件松動(dòng)后對(duì)止動(dòng)墊圈產(chǎn)生的巨大摩擦力，進(jìn)而保護(hù)圓螺母不至于轉(zhuǎn)動(dòng)和脫落，增強(qiáng)鎖緊的可靠性具體結(jié)構(gòu)如附圖所示。

齒輪1為傳動(dòng)件，與軸徑之間采用鍵聯(lián)接；在擋圈3的右側(cè)依次安裝止動(dòng)墊圈5和圓螺母6。當(dāng)傳動(dòng)件發(fā)生松動(dòng)時(shí)，必然對(duì)推力軸承的左側(cè)外殼產(chǎn)生摩擦和擠壓，由于推力軸承的2個(gè)外殼可以相互平行旋轉(zhuǎn)，因而右側(cè)外殼則會(huì)保持不動(dòng)，這就保護(hù)了擋圈3、止動(dòng)墊圈5和圓螺母6，圓螺母始終處于良好的鎖緊狀態(tài)而不會(huì)旋轉(zhuǎn)后退。

推力軸承式軸端鎖緊結(jié)構(gòu)原理示意圖

3. 適用工況

本鎖緊結(jié)構(gòu)特別適用于重載和頻繁正、反向旋轉(zhuǎn)工況下的鎖緊要求。例如鋼企的軋機(jī)機(jī)架輥、轉(zhuǎn)向輥等重型設(shè)備，不僅要承受鋼坯的重載沖擊，且頻繁正、反向旋轉(zhuǎn)，常態(tài)下振動(dòng)劇烈。前期使用常規(guī)止動(dòng)墊圈和圓螺母鎖緊軸承和內(nèi)花鍵齒輪，實(shí)際結(jié)果是止動(dòng)墊圈很快被擠碎，圓螺母脫落，軸端的大螺紋也因磨損變成“光桿”，導(dǎo)致設(shè)備的在線使用壽命很短，有時(shí)僅能維持10天左右的壽命。如想消除或減輕對(duì)止動(dòng)墊圈和圓螺母的劇烈摩擦力，始終保持止動(dòng)墊圈和圓螺母不磨損、不變形和不脫落，則上述結(jié)構(gòu)為較理想的結(jié)構(gòu)形式。

4. 突出優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用效果

（1）該鎖緊結(jié)構(gòu)主要適用于承受重載、沖擊、頻繁正、反向旋轉(zhuǎn)工況下對(duì)軸端的鎖緊，如軋鋼生產(chǎn)線上的機(jī)架輥和轉(zhuǎn)向輥、礦山設(shè)備的破碎機(jī)主軸等。

（2）軋鋼生產(chǎn)線上的機(jī)架輥采用本結(jié)構(gòu)后，在線壽命從原來的10天左右提高到2個(gè)月以上；石料破碎機(jī)主軸更換周期由原來的3個(gè)月提高到1年。解剖這些失效的傳動(dòng)部位，發(fā)現(xiàn)均是鍵聯(lián)接處損壞，而止動(dòng)墊圈和圓螺母完好無損。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：（20141120）