GDX6鋁箔紙切割不良故障修復(fù)及角接觸軸承知識介紹
2019-05-05法書學(xué) 趙虎
（青島卷煙廠）
（青島卷煙廠）
【摘 要】軸承，作為主軸和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)極其重要的元件，在機(jī)械設(shè)備中起著關(guān)鍵的作用，在許多場合，為設(shè)備高性能的應(yīng)用奠基了基礎(chǔ)。在我們的工廠里面，有很多設(shè)備上面使用了角接觸軸承。比如我廠GD包裝機(jī)的鋁箔紙切刀軸、以及小包透明紙切刀軸等。我們卷包車間有大量的設(shè)備使用這類軸承，有些設(shè)備的這類軸承損壞需要更換。
【關(guān)鍵詞】GDX6鋁箔紙；故障修復(fù)；角接觸軸承
1.故障現(xiàn)象
經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，GDX6包裝機(jī)出現(xiàn)鋁箔紙切割不良的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為鋁箔紙切割，在鋁箔紙切刀切割力調(diào)整正常情況下，經(jīng)常有切不斷的現(xiàn)象。在該鋁箔紙切割部位切刀軸上使用了兩對角接觸軸承。
角接觸軸承是指公稱接觸角大于0°，并小于90°的滾動(dòng)軸承。
角接觸球軸承的鋼珠與內(nèi)外圈接觸點(diǎn)的連線與徑向成一角度。角接觸球軸承主要承受較大單向軸向負(fù)荷，接觸角度越大，承受負(fù)荷能力越大。保持架材料有鋼板、黃銅或工程塑膠，成型方式有沖壓或車削，視軸承形式或使用條件不同而選用。其它尚有組合角接觸球軸承、雙列角接觸球軸承及四點(diǎn)接觸球軸承。
角接觸球軸承可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。接觸角越大，軸向承載能力越高。高精度和高速軸承通常取15度接觸角。在軸向力作用下，接觸角會(huì)增大。單列角接觸球軸承只能承受一個(gè)方向的軸向負(fù)荷，在承受徑向負(fù)荷時(shí)，將引起附加軸向力。并且只能限制軸或外殼在一個(gè)方向的軸向位移。
2.設(shè)備結(jié)構(gòu)及角接觸軸承介紹
我們以GDX6高速硬盒包裝機(jī)鋁箔紙切刀部位使用的角接觸軸承為例進(jìn)行介紹。
GDX6高速包裝機(jī)的鋁箔紙切割部位，使用了兩種角接觸軸承，一種是鋁箔紙可調(diào)刀軸上的使用的SNFA SEB65 7CE1 FFL，另一種是鋁箔紙切割滾筒軸上使用的SNFA SEB55 7CE1 FFL。
軸承標(biāo)示位于外圈較寬一側(cè)的表面上。中-大型軸承組的全部表識（接觸角，精度，組配方式，型號等）都打在一套軸承上，該組軸承中其他的軸承上僅打上型號，商標(biāo)和原產(chǎn)地國別等表識。內(nèi)外徑公差微米數(shù)值標(biāo)注于偏心點(diǎn)Z大處（徑向厚度Z大處），安裝時(shí)將此點(diǎn)置于軸和軸承座偏心點(diǎn)Z大處成180°的方向上，可得到Z大程度的安裝同心度。
2.1角接觸軸承的接觸角
接觸角"α"的大小極大地影響著角接觸球軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。一般說來，可以認(rèn)為，隨著接觸角的增大、軸承的軸向剛度也提高，但卻不利于徑向剛度，大接觸角是不利于高速旋轉(zhuǎn)的。因此，選擇接觸角，要緊密結(jié)合應(yīng)用研究、謹(jǐn)記Z終性能要求。
SNFA角接觸軸承的公稱接觸角為12°，15°，18°，25°；主要用于承載大軸向推力載荷的BS系列，其公稱接觸角為62°。
我們所使用的SNFA SEB65 7CE1 FFL和SNFA SEB55 7CE1 FFL，SNFA為軸承的商標(biāo)，SEB65表示了軸承的結(jié)構(gòu)形式和尺寸系列，其中的數(shù)字表示軸承內(nèi)孔的直徑。7CE1中的數(shù)字1即表示該軸承公稱接觸角度是15°。數(shù)字7表示軸承的精度等級。字母C表示該軸承的保持架材質(zhì)為酚醛塑料。字母E表示保持架靠外圈定位。字母FFL其中的FF表示軸承的配對形式為面對面，字母L表示預(yù)緊力較小即表示預(yù)載荷較小。
2.2預(yù)載荷
在這里預(yù)載荷是一種內(nèi)部衍生的載荷，對于確定合適的軸承配置非常重要，實(shí)際上其大小直接影響軸承的工作載荷，剛度和運(yùn)轉(zhuǎn)速度。
種辦法是將一組螺旋彈簧或彈簧墊圈插在兩套軸承之間或軸承與軸承座孔之間。在此情況下，軸承和軸承座孔的軸向熱膨脹差轉(zhuǎn)換為彈簧墊圈壓縮量的變化，若彈簧元件選擇適當(dāng)，這種變化引起預(yù)載荷的變動(dòng)可以略去不計(jì)。
采用這種施加預(yù)載方式，可以補(bǔ)償軸和軸承座因熱膨脹不同引起的軸向位置變化。推薦在主要承受徑向載荷，且載荷不比預(yù)載大很多的情況下采用這種預(yù)加載荷方式。如果有軸向外載荷，就會(huì)引起軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，就不宜采用這種預(yù)緊方式。
第二種方法是通過軸向加緊來減小內(nèi)、外套圈表面之間的間隙是一種無彈簧預(yù)加載荷的應(yīng)用。
要在一個(gè)軸承上引入預(yù)載荷，只有通過第二個(gè)軸承來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)軸承在作用和反作用方向上承受預(yù)載荷。
實(shí)施預(yù)載荷有兩種方式：
2.3裝配公差
為使角接觸球軸承高精度的全部優(yōu)點(diǎn)得以Z佳利用，軸承的配裝零件必須加工到與軸承同一精度水平。
除軸和座孔的正確配合外，還必須保證經(jīng)維修的軸承座的尺寸和形狀公差。其必要性在于角接觸球軸承套圈，尤其是那些薄壁系列，容易反映其安裝部位的形狀，軸承座垂直度和不同軸度誤差會(huì)導(dǎo)致過高的工作溫度。工作速度越高，這種現(xiàn)象越明顯。
我們所使用的SNFA SEB65 7CE1 FFL和SNFA SEB55 7CE1 FFL，精度等級為7級，它要求的圓度、圓柱度、圓跳動(dòng)、平行度、同軸度均為IT2級精度。軸與孔的表面粗糙度均為Ra0.4μm。
2.4軸承組配
角接觸球軸承可作各種不同的組配來提高承載能力和剛度。
下述特性適用于使用Z廣泛的兩套軸承組成的雙聯(lián)軸承組，對于多套軸承組成的多聯(lián)軸承也是有效的。
"背對背（DD）"對稱型配對，使用于承受單獨(dú)的或聯(lián)合的以及雙向的徑向和軸向載荷，可承受傾覆力距，可依據(jù)應(yīng)用施加不同的預(yù)載荷，兩套軸承的接觸角可以不同。
面對面（FF）"不同于背對背配對的僅僅是可承受傾覆力矩較小。此配置提供系統(tǒng)的剛度較低，允許軸承座的同軸度誤差較大。我們GDX6高速包裝機(jī)所使用的鋁箔紙切刀部位角接觸軸承即為該形式。
"串聯(lián)（T）"僅允許承受一個(gè)方向的軸向重載荷。多數(shù)情況下須用彈簧施加預(yù)載荷，可承受的徑向載荷大小及軸向剛度取決于所選用預(yù)載荷值，兩套軸承的接觸角必須完全相等。
多聯(lián)組配
在有高剛度要求的應(yīng)用中或是有重載荷之處，可以用多聯(lián)組配替代成對雙聯(lián)。
雙聯(lián)和多聯(lián)軸承組，可以通過不同接觸角和不同尺寸或系列的軸承搭配作進(jìn)一步的演變。這些組配的指導(dǎo)原則是串聯(lián)組配必須用同一規(guī)格軸承組成。
這些軸承組配主要優(yōu)點(diǎn)是：
-在空間利用和承載能力與剛度的優(yōu)選上有較大的設(shè)計(jì)自由度。
-可采用小預(yù)載荷使相同工作載荷和速度下的工作溫度更低，相同載荷下的Z高速度更高。這就可以選擇增加預(yù)載荷或使用減少軸承數(shù)的組配。
3.故障分析
因該設(shè)備鋁箔紙切割，是由旋轉(zhuǎn)刀與可調(diào)刀共同完成，因此，出現(xiàn)鋁箔紙切割不良的現(xiàn)象，與著兩根軸及使用的軸承有密切的關(guān)系。我們分析，導(dǎo)致鋁箔紙切割不穩(wěn)定的可能原因有以下幾點(diǎn)：鋁箔紙切割部位的切刀軸與軸承內(nèi)孔有間隙、軸承損壞、軸承與軸承座孔有間隙、兩切刀不在兩切刀軸軸線平面進(jìn)行切割。當(dāng)切刀軸與軸承內(nèi)孔、軸承外圈與軸承座孔出現(xiàn)間隙時(shí)，會(huì)出現(xiàn)由于兩物體之間的相對振動(dòng)導(dǎo)致物體的表面蠶食的腐蝕，即微動(dòng)磨損。
被腐蝕金屬，生成微小棕色的氧化物粒子。這些粒子又作為磨料磨損物體表面。這就進(jìn)一步助長了軸承的磨損。當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，軸承外圈或內(nèi)圈會(huì)隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，嚴(yán)重影響軸的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。
軸承損壞
一般來說，角接觸軸承的順壞形式有過載，超溫、疲勞、徑向間隙過大、污染、腐蝕等形式。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們常見的此類軸承失效形式主要有徑向間隙過大和疲勞兩種形式。
4.維修措施
通過以上分析，我們對設(shè)備的鋁箔紙切割部位進(jìn)行了拆解檢修，發(fā)現(xiàn)兩切刀軸與軸承、軸承座孔與軸承之間間隙正常，切刀切割面也在切刀軸軸線面上。當(dāng)檢查軸承時(shí)發(fā)現(xiàn)該軸承滾道表面有磨損痕，此種現(xiàn)象一般由于污染造成，即灰塵進(jìn)入、潤滑油中有雜質(zhì)、安裝時(shí)有雜物進(jìn)入等現(xiàn)象造成。經(jīng)過更換此軸承后，設(shè)備恢復(fù)正常。
【關(guān)鍵詞】GDX6鋁箔紙；故障修復(fù)；角接觸軸承
1.故障現(xiàn)象
經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，GDX6包裝機(jī)出現(xiàn)鋁箔紙切割不良的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為鋁箔紙切割，在鋁箔紙切刀切割力調(diào)整正常情況下，經(jīng)常有切不斷的現(xiàn)象。在該鋁箔紙切割部位切刀軸上使用了兩對角接觸軸承。
角接觸軸承是指公稱接觸角大于0°，并小于90°的滾動(dòng)軸承。
角接觸球軸承的鋼珠與內(nèi)外圈接觸點(diǎn)的連線與徑向成一角度。角接觸球軸承主要承受較大單向軸向負(fù)荷，接觸角度越大，承受負(fù)荷能力越大。保持架材料有鋼板、黃銅或工程塑膠，成型方式有沖壓或車削，視軸承形式或使用條件不同而選用。其它尚有組合角接觸球軸承、雙列角接觸球軸承及四點(diǎn)接觸球軸承。
角接觸球軸承可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。接觸角越大，軸向承載能力越高。高精度和高速軸承通常取15度接觸角。在軸向力作用下，接觸角會(huì)增大。單列角接觸球軸承只能承受一個(gè)方向的軸向負(fù)荷，在承受徑向負(fù)荷時(shí)，將引起附加軸向力。并且只能限制軸或外殼在一個(gè)方向的軸向位移。
2.設(shè)備結(jié)構(gòu)及角接觸軸承介紹
我們以GDX6高速硬盒包裝機(jī)鋁箔紙切刀部位使用的角接觸軸承為例進(jìn)行介紹。
GDX6高速包裝機(jī)的鋁箔紙切割部位，使用了兩種角接觸軸承，一種是鋁箔紙可調(diào)刀軸上的使用的SNFA SEB65 7CE1 FFL，另一種是鋁箔紙切割滾筒軸上使用的SNFA SEB55 7CE1 FFL。
軸承標(biāo)示位于外圈較寬一側(cè)的表面上。中-大型軸承組的全部表識（接觸角，精度，組配方式，型號等）都打在一套軸承上，該組軸承中其他的軸承上僅打上型號，商標(biāo)和原產(chǎn)地國別等表識。內(nèi)外徑公差微米數(shù)值標(biāo)注于偏心點(diǎn)Z大處（徑向厚度Z大處），安裝時(shí)將此點(diǎn)置于軸和軸承座偏心點(diǎn)Z大處成180°的方向上，可得到Z大程度的安裝同心度。
2.1角接觸軸承的接觸角
接觸角"α"的大小極大地影響著角接觸球軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。一般說來，可以認(rèn)為，隨著接觸角的增大、軸承的軸向剛度也提高，但卻不利于徑向剛度，大接觸角是不利于高速旋轉(zhuǎn)的。因此，選擇接觸角，要緊密結(jié)合應(yīng)用研究、謹(jǐn)記Z終性能要求。
SNFA角接觸軸承的公稱接觸角為12°，15°，18°，25°；主要用于承載大軸向推力載荷的BS系列，其公稱接觸角為62°。
我們所使用的SNFA SEB65 7CE1 FFL和SNFA SEB55 7CE1 FFL，SNFA為軸承的商標(biāo)，SEB65表示了軸承的結(jié)構(gòu)形式和尺寸系列，其中的數(shù)字表示軸承內(nèi)孔的直徑。7CE1中的數(shù)字1即表示該軸承公稱接觸角度是15°。數(shù)字7表示軸承的精度等級。字母C表示該軸承的保持架材質(zhì)為酚醛塑料。字母E表示保持架靠外圈定位。字母FFL其中的FF表示軸承的配對形式為面對面，字母L表示預(yù)緊力較小即表示預(yù)載荷較小。
2.2預(yù)載荷
在這里預(yù)載荷是一種內(nèi)部衍生的載荷，對于確定合適的軸承配置非常重要，實(shí)際上其大小直接影響軸承的工作載荷，剛度和運(yùn)轉(zhuǎn)速度。
種辦法是將一組螺旋彈簧或彈簧墊圈插在兩套軸承之間或軸承與軸承座孔之間。在此情況下，軸承和軸承座孔的軸向熱膨脹差轉(zhuǎn)換為彈簧墊圈壓縮量的變化，若彈簧元件選擇適當(dāng)，這種變化引起預(yù)載荷的變動(dòng)可以略去不計(jì)。
采用這種施加預(yù)載方式，可以補(bǔ)償軸和軸承座因熱膨脹不同引起的軸向位置變化。推薦在主要承受徑向載荷，且載荷不比預(yù)載大很多的情況下采用這種預(yù)加載荷方式。如果有軸向外載荷，就會(huì)引起軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，就不宜采用這種預(yù)緊方式。
第二種方法是通過軸向加緊來減小內(nèi)、外套圈表面之間的間隙是一種無彈簧預(yù)加載荷的應(yīng)用。
要在一個(gè)軸承上引入預(yù)載荷，只有通過第二個(gè)軸承來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)軸承在作用和反作用方向上承受預(yù)載荷。
實(shí)施預(yù)載荷有兩種方式：
2.3裝配公差
為使角接觸球軸承高精度的全部優(yōu)點(diǎn)得以Z佳利用，軸承的配裝零件必須加工到與軸承同一精度水平。
除軸和座孔的正確配合外，還必須保證經(jīng)維修的軸承座的尺寸和形狀公差。其必要性在于角接觸球軸承套圈，尤其是那些薄壁系列，容易反映其安裝部位的形狀，軸承座垂直度和不同軸度誤差會(huì)導(dǎo)致過高的工作溫度。工作速度越高，這種現(xiàn)象越明顯。
我們所使用的SNFA SEB65 7CE1 FFL和SNFA SEB55 7CE1 FFL，精度等級為7級，它要求的圓度、圓柱度、圓跳動(dòng)、平行度、同軸度均為IT2級精度。軸與孔的表面粗糙度均為Ra0.4μm。
2.4軸承組配
角接觸球軸承可作各種不同的組配來提高承載能力和剛度。
下述特性適用于使用Z廣泛的兩套軸承組成的雙聯(lián)軸承組，對于多套軸承組成的多聯(lián)軸承也是有效的。
"背對背（DD）"對稱型配對，使用于承受單獨(dú)的或聯(lián)合的以及雙向的徑向和軸向載荷，可承受傾覆力距，可依據(jù)應(yīng)用施加不同的預(yù)載荷，兩套軸承的接觸角可以不同。
面對面（FF）"不同于背對背配對的僅僅是可承受傾覆力矩較小。此配置提供系統(tǒng)的剛度較低，允許軸承座的同軸度誤差較大。我們GDX6高速包裝機(jī)所使用的鋁箔紙切刀部位角接觸軸承即為該形式。
"串聯(lián)（T）"僅允許承受一個(gè)方向的軸向重載荷。多數(shù)情況下須用彈簧施加預(yù)載荷，可承受的徑向載荷大小及軸向剛度取決于所選用預(yù)載荷值，兩套軸承的接觸角必須完全相等。
多聯(lián)組配
在有高剛度要求的應(yīng)用中或是有重載荷之處，可以用多聯(lián)組配替代成對雙聯(lián)。
雙聯(lián)和多聯(lián)軸承組，可以通過不同接觸角和不同尺寸或系列的軸承搭配作進(jìn)一步的演變。這些組配的指導(dǎo)原則是串聯(lián)組配必須用同一規(guī)格軸承組成。
這些軸承組配主要優(yōu)點(diǎn)是：
-在空間利用和承載能力與剛度的優(yōu)選上有較大的設(shè)計(jì)自由度。
-可采用小預(yù)載荷使相同工作載荷和速度下的工作溫度更低，相同載荷下的Z高速度更高。這就可以選擇增加預(yù)載荷或使用減少軸承數(shù)的組配。
3.故障分析
因該設(shè)備鋁箔紙切割，是由旋轉(zhuǎn)刀與可調(diào)刀共同完成，因此，出現(xiàn)鋁箔紙切割不良的現(xiàn)象，與著兩根軸及使用的軸承有密切的關(guān)系。我們分析，導(dǎo)致鋁箔紙切割不穩(wěn)定的可能原因有以下幾點(diǎn)：鋁箔紙切割部位的切刀軸與軸承內(nèi)孔有間隙、軸承損壞、軸承與軸承座孔有間隙、兩切刀不在兩切刀軸軸線平面進(jìn)行切割。當(dāng)切刀軸與軸承內(nèi)孔、軸承外圈與軸承座孔出現(xiàn)間隙時(shí)，會(huì)出現(xiàn)由于兩物體之間的相對振動(dòng)導(dǎo)致物體的表面蠶食的腐蝕，即微動(dòng)磨損。
被腐蝕金屬，生成微小棕色的氧化物粒子。這些粒子又作為磨料磨損物體表面。這就進(jìn)一步助長了軸承的磨損。當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，軸承外圈或內(nèi)圈會(huì)隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，嚴(yán)重影響軸的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。
軸承損壞
一般來說，角接觸軸承的順壞形式有過載，超溫、疲勞、徑向間隙過大、污染、腐蝕等形式。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們常見的此類軸承失效形式主要有徑向間隙過大和疲勞兩種形式。
4.維修措施
通過以上分析，我們對設(shè)備的鋁箔紙切割部位進(jìn)行了拆解檢修，發(fā)現(xiàn)兩切刀軸與軸承、軸承座孔與軸承之間間隙正常，切刀切割面也在切刀軸軸線面上。當(dāng)檢查軸承時(shí)發(fā)現(xiàn)該軸承滾道表面有磨損痕，此種現(xiàn)象一般由于污染造成，即灰塵進(jìn)入、潤滑油中有雜質(zhì)、安裝時(shí)有雜物進(jìn)入等現(xiàn)象造成。經(jīng)過更換此軸承后，設(shè)備恢復(fù)正常。
來源：《科技致富向?qū)А?/div>
