3855 枝椏材用小型切片機(jī)設(shè)計,枝椏,小型,切片機(jī),設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告設(shè) 計 題 目 : 枝椏材小型切片機(jī)設(shè)計 院 系 名 稱: 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 機(jī)械設(shè)計 08-13 班 學(xué) 生 姓 名: 宋柄臻 導(dǎo) 師 姓 名: 馬 慧 良 開 題 時 間: 2012 年 3 月 15 日 指導(dǎo)委員會審查意見：簽字： 年 月 日21 課題研究的目的和意義1.1 課題背景、目的及意義我國是一個森林資源缺乏的國家，由于長期的過量采伐,使得原本就有限的可采森林資源急劇減少,尤其現(xiàn)在國家實(shí)施天然林保護(hù)工程及幾大重點(diǎn)林區(qū)封山育林,禁伐或限制采伐天然林木。但國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與人民生活仍需大量的木材和木制品，使得木材供需矛盾成為當(dāng)前林業(yè)所面臨的主要問題。要解決好這一矛盾，一方面要加強(qiáng)森林資源建設(shè)﹑經(jīng)營培育與保護(hù)；另一方面通過合理有效利用森、林資源，搞好木材綜合利用，提高木材的利用率，最大限度地發(fā)揮可利用木材資源的作用，從而緩解木材供需矛盾。利用伐區(qū)剩余物的一個主要途徑是將伐區(qū)剩余物中的小徑枝丫材進(jìn)行削片加工，如此不僅可以提高森林資源利用率，還能改善林地衛(wèi)生狀況，防止發(fā)生森林病蟲害等，加工后的削片可用作制漿﹑造紙和生產(chǎn)人造板材料。然而目前生產(chǎn)的削片機(jī)在伐區(qū)的削片作業(yè)常受到條件和環(huán)境的限制，因此開發(fā)適于伐區(qū)作業(yè)的小型削片機(jī)顯得迫切需要。再有，過去城市樹木修剪所產(chǎn)生的枝椏，基本上都作為廢棄物處理，并要支出不少運(yùn)輸費(fèi)用。隨著城市綠化的迅速發(fā)展，枝椏量越來越大，為減少消納枝椏廢棄物的費(fèi)用，提高枝椏的綜合利用率，變廢為寶，近年來城市對枝丫削片機(jī)的需求量在不 3 斷上升；在山區(qū)，隨著林果業(yè)的迅速發(fā)展，撫育量大幅增加，枝椏削片機(jī)的作用更是日益突出。為了適應(yīng)我國木材資源嚴(yán)重不足且分布不集中的特點(diǎn)，為了滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，設(shè)計了這種體積小、重量輕﹑便于運(yùn)輸、生產(chǎn)能力大且削片合格率高的枝椏材用小型切片機(jī)，來滿足林區(qū)小型工廠的生產(chǎn)或木材家具廠的碎料加工，以節(jié)約木材資源，實(shí)現(xiàn)木材的綜合利用。1.2 選題的設(shè)計設(shè)想、設(shè)計方法和改進(jìn)削片機(jī)是人造板、造紙行業(yè)中最基本的設(shè)備，用以制備工藝木片。自 40 年代以來，隨著森林資源的日益減少和伐區(qū)剩余物利用水平的不斷提高，以及全樹采伐利用新工藝的出現(xiàn)，工藝木片的原料已從利用原木轉(zhuǎn)向更多地利用枝椏材、小徑木、加工剩余物、劣質(zhì)材或進(jìn)行全樹削片。工藝木片的生產(chǎn)也逐漸從制漿造紙、人造板企業(yè)轉(zhuǎn)向伐區(qū)、森林采運(yùn)企業(yè)。木片逐漸成為采運(yùn)企業(yè)的一種重要輸出商品形態(tài)，并形成木片產(chǎn)業(yè)。此次設(shè)計主要是針對國內(nèi)外削片機(jī)的性能作出改進(jìn)，并設(shè)計出一種能適應(yīng)現(xiàn)有的木材加工設(shè)備。此次設(shè)計的主要目的是切削木片的質(zhì)量要符合規(guī)格，木片長度為 10-20mm。根據(jù)設(shè)計要求，進(jìn)料口和出料口有了改進(jìn)，刀盤加葉片保證削片的輸送。確定了生產(chǎn)能力后選擇電機(jī)，并計算其切削功率。對飛刀的伸出量進(jìn)行了精確的調(diào)整，保證削片的質(zhì)量。選用圓錐滾子軸承和主軸配合，利用皮帶傳動進(jìn)行加工。進(jìn)料槽的結(jié)構(gòu)型式有了很大改進(jìn)，以使其能適應(yīng)各種規(guī)格原料削片，并可提高生產(chǎn)率和木片質(zhì)量。帶有傾斜進(jìn)料槽的普通盤式削片機(jī)（傾角 45°～52°）是一種國內(nèi)外常用的削片機(jī)。加工小徑材、枝椏材以料長在 2.5 mm-3 mm 及剩余物制材時效果最佳。削片機(jī)的工作噪聲高達(dá) 110dB 左右。削片機(jī)降低噪聲為：加厚機(jī)罩（刀罩）體的厚度，以提高隔聲效果；縮短主軸二軸承的間距，提高主軸剛度，減小振動。2 文獻(xiàn)綜述2.1 國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果幾十年來，隨著木片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外已研制和生產(chǎn)了上百種型號的固定式和移動式削片機(jī)，其結(jié)構(gòu)和性能已日趨完善，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。近年來，國外的削片機(jī)的研制有了進(jìn)一步發(fā)展，并研制出多種新型的削片機(jī)，主要是改善進(jìn)出料機(jī)構(gòu)，改進(jìn)飛刀﹑底刀結(jié)構(gòu)及飛刀的裝夾方式，增設(shè)控制木片質(zhì)量的分離裝置，降低削片機(jī)的振動與噪聲。增加輔助進(jìn)料槽；增加進(jìn)料槽的截面積；鉸接式安裝進(jìn)料槽；側(cè)面出料（木片） ；減少飛刀尺寸和角度，并裝刀多刀化；飛刀夾裝在刀盤上，并呈螺旋線安裝；刀盤懸臂式裝配；降低削片機(jī)噪聲；增設(shè)第二底刀及其多刃化；可調(diào)節(jié)生產(chǎn)率的削片機(jī)；改進(jìn)切削機(jī)構(gòu)和進(jìn)給方式以及適應(yīng)不同原料的削片的專用、通用、以及削片機(jī)組和削片生產(chǎn)線。這些新型的削片機(jī)起到了提高生產(chǎn)率和木片質(zhì)量﹑木片合格率以及降低噪聲﹑振動和減少能耗的作用，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)削片機(jī)的研制工作始于60 年代，70 年代中期開始研究伐區(qū)木片生產(chǎn)工藝與設(shè)備，80 年代初，國家設(shè)立了“伐區(qū)枝丫木片生產(chǎn)設(shè)備及工藝的研究”攻關(guān)課題，進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了可喜的成果。自 90 年代木片生產(chǎn)得到了較大的發(fā)展。目前，國內(nèi)已有 30多家生產(chǎn)削片機(jī)的廠家，其中鎮(zhèn)江林機(jī)廠生產(chǎn)的削片機(jī)質(zhì)量較好。目前已有 9種型號的盤式削片機(jī)，主要用于制漿﹑造紙林片加工。目前國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備主要有：福建林機(jī)廠生產(chǎn) BX117-4、8451 機(jī)械廠生產(chǎn)的 BX118-4、蘇福馬生產(chǎn)的 BX116A、BX117C 盤式削片機(jī)、 BX1107/4 盤式削片機(jī)、BX116 盤式削片機(jī)、BX1108/3 盤式削片機(jī)等以及極少量的 BX1710B 盤式削片機(jī)和 BX1112 盤式削片機(jī)等。由于我國是一個缺少木材的國家，所以每年都要從外國進(jìn)口許多木材，尤其是近幾年，隨著木材工業(yè)和家具業(yè)在我國的迅猛發(fā)展，木材資源的缺乏日益嚴(yán)重，滿足不了木材需求量。木片是造紙、生產(chǎn)人造板的原材料，在國際市場上需求量很大，每年日本和南韓要從國外買進(jìn)大量的木片，木片的制備顯得尤為重要。2.2 切片機(jī)原理圖 2.1 木材削片機(jī)總體布置草圖此盤式削片機(jī)主要由電機(jī)、刀盤、進(jìn)料槽、出料筒、傳動裝置和機(jī)殼等部分組成。刀盤套裝在主軸上，主軸由兩個裝在軸承座中的軸承支承，由電動機(jī)通過三角皮帶減 速傳動。刀盤除 作為切削機(jī)構(gòu)切 削木料外，還起飛 輪作用，使飛刀 在間斷切削時， 速度波動不大， 因此要求刀盤有 較大質(zhì)量。圖 2.2 原木分裂成木片原木在削片機(jī)中受到飛刀與底刀的剪切作用，在切下一個木餅的同時，由于木餅受到飛刀給予的沿纖維方向的擠壓力，圓餅受剪而被分裂成木塊，進(jìn)而分裂成木片。如（圖 2.2）所示。通過觀察和研究證明，盤式削片機(jī)在削片過程中，木料的被切削面緊貼在飛刀的后面，并沿著飛刀后面滑動，直到與刀盤平面相遇。當(dāng)木料的上端與刀盤表面接觸后，被切平面則由斜面變成平行于刀盤表面的直面， 圖 2.3 切削機(jī)構(gòu)示意圖最后被切表面形成了一個折面。因此，盤式削片機(jī)的削片過程并不是過去人們認(rèn)為的那樣，原料的被切平面始終平行于刀盤平面。在削片時，木料沿著進(jìn)料槽的移動，主要是由于飛刀對木料的作用力在進(jìn)給方向的分力（牽引力）的作用而致。理論上可以證明：若原木靠自重移向刀盤，那么在相鄰兩把飛刀切削原木的時間間隔內(nèi)，原木只能移動一段很短的距離，然而實(shí)際上原木移動的距離（即木片的長度）要比靠自重移動的距離大得多。很顯然原木在切削過程中除了受重力作用外，還受到飛刀給予原木的作用力，飛 刀把原木 拉向刀盤 的作用力 稱為牽引 力。牽引力 的大小雖 與木料的 樹種、含 水率等因 素有關(guān)， 但其大小足以帶動木料克服摩擦阻力向刀盤方向進(jìn)給。因此大多數(shù)盤式削片機(jī)不采用強(qiáng)制進(jìn)給機(jī)構(gòu)，并且適宜加工厚度和徑級較大的木料。3 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題3.1 基本內(nèi)容： (1) 根據(jù)削片機(jī)基本技術(shù)參數(shù)，給出微型盤式削片機(jī)總體結(jié)構(gòu)初步設(shè)計方案。(2) 對盤式削片機(jī)刀盤、進(jìn)料口、出料口、左右上蓋、主軸、皮帶傳動等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，改進(jìn)進(jìn)料口結(jié)構(gòu)和機(jī)罩體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。3.2 擬解決問題：(1) 根據(jù)工件的所要加工的部位及尺寸要求，進(jìn)行總體設(shè)計。(2) 刀盤、主軸、軸承的設(shè)計及校核。(3) 生產(chǎn)能力、切削力、切削功率和飛刀伸出量的計算。(4) 總裝配圖中各零部件的安裝問題，及零件的定位問題。(5) 降低削片機(jī)噪聲。4 技術(shù)路線或研究方法(1) 參閱相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)資料，如削片機(jī)的設(shè)計方法等，擬確定各結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，從而能安全的實(shí)現(xiàn)木片加工的功能。(2) 要從各種方案中選擇合適的方案，分析出各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合優(yōu)化各種 設(shè)計方案，從而確定出本次設(shè)計的盤式削片機(jī)的最后設(shè)計方案。(3) 要完成主軸的設(shè)計與校核，刀盤的設(shè)計與校核，軸承的設(shè)計與校核，以及該盤式削片機(jī)所使用的皮帶傳動的選擇。(4) 完成總裝配圖，零件圖，刀盤部件圖和說明書的撰寫。5．進(jìn)度安排2012 年 03 月 17 日～03 月 30 日調(diào)研及收集相關(guān)資料；2012 年 03 月 31 日～04 月 13 日方案設(shè)計、審查和確定，撰寫開題報告；2012 年 04 月 14 日～05 月 31 日繪制圖紙和撰寫設(shè)計說明書；2012 年 06 月 01 日～06 月 08 日提交圖紙，說明書，審圖及修改；2012 年 06 月 09 日～06 月 20 日畢業(yè)答辯。。6 主要參考文獻(xiàn)[1]劉灝主編.機(jī)械設(shè)計手冊[S]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.[2]朱龍根主編.簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[3]南京林業(yè)大學(xué)主編.木材切削原理與刀具[M].北京：中國林業(yè)出版社,1997.[4]龐慶海主編.人造板機(jī)械設(shè)備[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社,1997.[5]邱宣懷，郭可謙主編．機(jī)械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社,1997.[6]吳宗澤，羅圣國主編．機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[S]．北京：高等教育出版社,1992.[7]吳宗澤主編．機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1988.[8]郭愛蓮主編．新編機(jī)械工程技術(shù)手冊[S]．北京：經(jīng)濟(jì)日報出版社,1991.[9]劉品，劉麗華主編．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001.[10]王正本主編．木工機(jī)床設(shè)計[M]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社,1991.[11]王國才,花軍主編．木制品加工機(jī)床[M]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社,1995.[12]劉鴻文主編．材料力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社,1992.[13]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組編．理論力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社,1997.[14]王知行，劉廷榮主編．機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社,2000.[15]陳寶德主編．木材加工工藝學(xué)[M]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社,1997.[16]林石著．盤式削片機(jī)設(shè)計計算方法（一） 、 （二）[J]．南京：南京林業(yè)大學(xué),1986.[17]洪德純,于志宏,祝悅紅著．國外削片機(jī)的新進(jìn)展[J]．吉林：吉林林學(xué)院,1994（5）：37-42[18]李春虹著．對 盤式削片機(jī)設(shè)計的幾點(diǎn)看法[J]．遼寧：沈陽大學(xué)學(xué)16BX報,1994（2）：69-71[19]洪德純著．新型盤式削片機(jī)[J]．吉林：吉林林學(xué)院,1994（3）：39-41.[20]張曉文.盤工木材削片機(jī)動態(tài)載荷特性及均衡切削的研究[J].北京：北京林業(yè)大學(xué),2005.[21]Hindhede, Zimmerman, Hopkins. Machine Design Fundamentals [M]. John Wiley & Sons, 1990.[22] McKenzie, W.M. Fundamental Aspects of the Wood Cutting Process [J] .Forest Products Journal. 1998, Vol.10 :447-456 本科學(xué)生畢業(yè)論文枝椏材用小型切片機(jī)設(shè)計系部名稱： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機(jī)械 08-13 班 學(xué)生姓名： 宋柄臻 指導(dǎo)教師： 馬慧良 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二○一二年六月The Graduation Thesis for Bachelor's DegreeDesign of a Small-sized Branch ChipperCandidate：Song BingzhenSpecialty： Mechanical Design & Manfacturing and automationClass：08-13Supervisor：Lecturer Ma HuiliangHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin- 1 -黑 龍 江 工 程 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 外 文 翻 譯學(xué) 生 學(xué) 號 ： 20083749 學(xué) 生 姓 名 ： 宋 柄 臻 指 導(dǎo) 教 師 ： 馬 慧 良- 2 -附 錄 ： 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 外 文 翻 譯 原 文EXTENDING BEARING LIFEAbstract： Nature works hard to destroy bearings, but their chances of survival can be improved by following a few simple guidelines. Extreme neglect in a bearing leads to overheating and possibly seizure or, at worst, an explosion. But even a failed bearing leaves clues as to what went wrong. After a little detective work, action can be taken to avoid a repeat performance.Keywords: bearings failures lifeBearings fail for a number of reasons， but the most common are misapplication， contamination， improper lubricant， shipping or handling damage， and misalignment. The problem is often not difficult to diagnose because a failed bearing usually leaves telltale signs about what went wrong．However， while a postmortem yields good information， it is better to avoid the process altogether by specifying the bearing correctly in The first place． To do this， it is useful to review the manufacturers sizing guidelines and operating characteristics for the selected bearing.Equally critical is a study of requirements for noise, torque, and runout, as well as possible exposure to contaminants, hostile liquids, and temperature extremes. This can provide further clues as to whether a bearing is right for a job.1 Why bearings failAbout 40% of ball bearing failures are caused by contamination from dust, dirt, shavings, and corrosion. Contamination also causes torque and noise problems, and is often the result of improper handling or the application environment． Fortunately, a bearing failure caused by environment or handling contamination is preventable， and a simple visual examination can easily identify the cause．Conducting a postmortem il1ustrates what to look for on a failed or failing bearing． Then， understanding the mechanism behind the failure, such as brinelling or fatigue, helps eliminate the source of the problem.Brinelling is one type of bearing failure easily avoided by proper handing and assembly. It is characterized by indentations in the bearing raceway caused by shock loading－ such as when a bearing is dropped-or incorrect assembly. Brinelling usually occurs when loads exceed the - 3 -material yield point(350,000 psi in SAE 52100 chrome steel)． It may also be caused by improper assembly, Which places a load across the races． Raceway dents also produce noise， vibration， and increased torque.A similar defect is a pattern of elliptical dents caused by balls vibrating between raceways while the bearing is not turning． This problem is called false brinelling. It occurs on equipment in transit or that vibrates when not in operation. In addition, debris created by false brinelling acts like an abrasive, further contaminating the bearing. Unlike brinelling, false binelling is often indicated by a reddish color from fretting corrosion in the lubricant.False brinelling is prevented by eliminating vibration sources and keeping the bearing well lubricated. Isolation pads on the equipment or a separate foundation may be required to reduce environmental vibration. Also a light preload on the bearing helps keep the balls and raceway in tight contact. Preloading also helps prevent false brinelling during transit.Seizures can be caused by a lack of internal clearance, improper lubrication, or excessive loading. Before seizing, excessive, friction and heat softens the bearing steel. Overheated bearings often change color， usually to blue-black or straw colored． Friction also causes stress in the retainer， which can break and hasten bearing failure．Premature material fatigue is caused by a high load or excessive preload． When these conditions are unavoidable， bearing life should be carefully calculated so that a maintenance scheme can be worked out．Another solution for fighting premature fatigue is changing material． When standard bearing materials， such as 440C or SAE 52100， do not guarantee sufficient life， specialty materials can be recommended. In addition， when the problem is traced back to excessive loading， a higher capacity bearing or different configuration may be used．Creep is less common than premature fatigue． In bearings． it is caused by excessive clearance between bore and shaft that allows the bore to rotate on the shaft． Creep can be expensive because it causes damage to other components in addition to the bearing．0ther more likely creep indicators are scratches， scuff marks， or discoloration to shaft and bore． To prevent creep damage， the bearing housing and shaft fittings should be visually checked．Misalignment is related to creep in that it is mounting related． If races are misaligned or cocked． The balls track in a noncircumferencial path． The problem is incorrect mounting or tolerancing， or insufficient squareness of the bearing mounting site． Misalignment of more than 1/4·can cause an early failure．- 4 -Contaminated lubricant is often more difficult to detect than misalignment or creep． Contamination shows as premature wear． Solid contaminants become an abrasive in the lubricant． In addition。 insufficient lubrication between ball and retainer wears and weakens the retainer． In this situation， lubrication is critical if the retainer is a fully machined type． Ribbon or crown retainers， in contrast， allow lubricants to more easily reach all surfaces． Rust is a form of moisture contamination and often indicates the wrong material for the application． If the material checks out for the job， the easiest way to prevent rust is to keep bearings in their packaging， until just before installation．2 Avoiding failuresThe best way to handle bearing failures is to avoid them． This can be done in the selection process by recognizing critical performance characteristics． These include noise， starting and running torque， stiffness， nonrepetitive runout， and radial and axial play． In some applications, these items are so critical that specifying an ABEC level alone is not sufficient．Torque requirements are determined by the lubricant， retainer， raceway quality(roundness cross curvature and surface finish)， and whether seals or shields are used． Lubricant viscosity must be selected carefully because inappropriate lubricant， especially in miniature bearings， causes excessive torque． Also， different lubricants have varying noise characteristics that should be matched to the application. For example， greases produce more noise than oil．Nonrepetitive runout(NRR)occurs during rotation as a random eccentricity between the inner and outer races， much like a cam action． NRR can be caused by retainer tolerance or eccentricities of the raceways and balls． Unlike repetitive runout, no compensation can be made for NRR.NRR is reflected in the cost of the bearing． It is common in the industry to provide different bearing types and grades for specific applications． For example， a bearing with an NRR of less than 0.3um is used when minimal runout is needed， such as in disk—drive spindle motors． Similarly， machine—tool spindles tolerate only minimal deflections to maintain precision cuts． Consequently, bearings are manufactured with low NRR just for machine-tool applications．- 5 -Contamination is unavoidable in many industrial products， and shields and seals are commonly used to protect bearings from dust and dirt． However， a perfect bearing seal is not possible because of the movement between inner and outer races． Consequently， lubrication migration and contamination are always problems．Once a bearing is contaminated, its lubricant deteriorates and operation becomes noisier． If it overheats， the bearing can seize． At the very least， contamination causes wear as it works between balls and the raceway， becoming imbedded in the races and acting as an abrasive between metal surfaces． Fending off dirt with seals and shields illustrates some methods for controlling contamination．Noise is as an indicator of bearing quality． Various noise grades have been developed to classify bearing performance capabilities．Noise analysis is done with an Anderonmeter, which is used for quality control in bearing production and also when failed bearings are returned for analysis. A transducer is attached to the outer ring and the inner race is turned at 1,800rpm on an air spindle. Noise is measured in andirons, which represent ball displacement in μm/rad.With experience, inspectors can identify the smallest flaw from their sound. Dust, for example, makes an irregular crackling. Ball scratches make a consistent popping and are the most difficult to identify. Inner-race damage is normally a constant high-pitched noise, while a damaged outer race makes an intermittent sound as it rotates.Bearing defects are further identified by their frequencies. Generally, defects are separated into low, medium, and high wavelengths. Defects are also referenced to the number of irregularities per revolution.Low-band noise is the effect of long-wavelength irregularities that occur about 1.6 to 10 times per revolution. These are caused by a variety of inconsistencies, such as pockets in the race. Detectable pockets are manufacturing flaws and result when the race is mounted too tightly in multiplejaw chucks.Medium-hand noise is characterized by irregularities that occur 10 to 60 times per revolution. It is caused by vibration in the grinding operation that produces balls and raceways. High-hand irregularities occur at 60 to 300 times per revolution and indicate closely spaced chatter marks or widely spaced, rough irregularities.Classifying bearings by their noise characteristics allows users to specify a noise grade in addition to the ABEC standards used by most manufacturers. ABEC defines physical tolerances such as bore, outer diameter, and runout. As the ABEC class number increase (from 3 to 9), tolerances are tightened. ABEC class, however, does not specify other bearing characteristics - 6 -such as raceway quality, finish, or noise. Hence, a noise classification helps improve on the industry standard.如 何 延 長 軸 承 壽 命摘 要 ： 自 然 界 苛 刻 的 工 作 條 件 會 導(dǎo) 致 軸 承 的 失 效 ， 但 是 如 果 遵 循 一 些 簡 單 的 規(guī)則 ， 軸 承 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn) 的 機(jī) 會 是 能 夠 被 提 高 的 。 在 軸 承 的 使 用 過 程 當(dāng) 中 ， 過 分 的 忽 視 會 導(dǎo)致 軸 承 的 過 熱 現(xiàn) 象 ， 也 可 能 使 軸 承 不 能 夠 再 被 使 用 ， 甚 至 完 全 的 破 壞 。 但 是 一 個 被 損壞 的 軸 承 ， 會 留 下 它 為 什 么 被 損 壞 的 線 索 。 通 過 一 些 細(xì) 致 的 偵 察 工 作 ， 我 們 可 以 采 取行 動 來 避 免 軸 承 的 再 次 失 效 。關(guān) 鍵 詞 ： 軸 承 失 效 壽 命導(dǎo) 致 軸 承 失 效 的 原 因 很 多 ， 但 常 見 的 是 不 正 確 的 使 用 、 污 染 、 潤 滑 劑 使 用 不 當(dāng) 、裝 卸 或 搬 運(yùn) 時 的 損 傷 及 安 裝 誤 差 等 。 診 斷 失 效 的 原 因 并 不 困 難 ， 因 為 根 據(jù) 軸 承 上 留 下的 痕 跡 可 以 確 定 軸 承 失 效 的 原 因 。然 而 ， 當(dāng) 事 后 的 調(diào) 查 分 析 提 供 出 寶 貴 的 信 息 時 ， 最 好 首 先 通 過 正 確 地 選 定 軸 承 來完 全 避 免 失 效 的 發(fā) 生 。 為 了 做 到 這 一 點(diǎn) ， 再 考 察 一 下 制 造 廠 商 的 尺 寸 定 位 指 南 和 所 選軸 承 的 使 用 特 點(diǎn) 是 非 常 重 要 的 。1 軸 承 失 效 的 原 因在 球 軸 承 的 失 效 中 約 有 40%是 由 灰 塵 、 臟 物 、 碎 屑 的 污 染 以 及 腐 蝕 造 成 的 。 污 染通 常 是 由 不 正 確 的 使 用 和 不 良 的 使 用 環(huán) 境 造 成 的 ， 它 還 會 引 起 扭 矩 和 噪 聲 的 問 題 。 由環(huán) 境 和 污 染 所 產(chǎn) 生 的 軸 承 失 效 是 可 以 預(yù) 防 的 ， 而 且 通 過 簡 單 的 肉 眼 觀 察 是 可 以 確 定 產(chǎn)生 這 類 失 效 的 原 因 。通 過 失 效 后 的 分 析 可 以 得 知 對 已 經(jīng) 失 效 的 或 將 要 失 效 的 軸 承 應(yīng) 該 在 哪 些 方 面 進(jìn) 行查 看 。 弄 清 諸 如 剝 蝕 和 疲 勞 破 壞 一 類 失 效 的 機(jī) 理 ， 有 助 于 消 除 問 題 的 根 源 。只 要 使 用 和 安 裝 合 理 ， 軸 承 的 剝 蝕 是 容 易 避 免 的 。 剝 蝕 的 特 征 是 在 軸 承 圈 滾 道 上留 有 由 沖 擊 載 荷 或 不 正 確 的 安 裝 產(chǎn) 生 的 壓 痕 。 剝 蝕 通 常 是 在 載 荷 超 過 材 料 屈 服 極 限 時發(fā) 生 的 。 如 果 安 裝 不 正 確 從 而 使 某 一 載 荷 橫 穿 軸 承 圈 也 會 產(chǎn) 生 剝 蝕 。 軸 承 圈 上 的 壓 坑還 會 產(chǎn) 生 噪 聲 、 振 動 和 附 加 扭 矩 。- 7 -類 似 的 一 種 缺 陷 是 當(dāng) 軸 承 不 旋 轉(zhuǎn) 時 由 于 滾 珠 在 軸 承 圈 間 振 動 而 產(chǎn) 生 的 橢 圓 形 壓 痕 。這 種 破 壞 稱 為 低 荷 振 蝕 。 這 種 破 壞 在 運(yùn) 輸 中 的 設(shè) 備 和 不 工 作 時 仍 振 動 的 設(shè) 備 中 都 會 產(chǎn) 生 。此 外 ， 低 荷 振 蝕 產(chǎn) 生 的 碎 屑 的 作 用 就 象 磨 粒 一 樣 ， 會 進(jìn) 一 步 損 害 軸 承 。 與 剝 蝕 不 同 ， 低荷 振 蝕 的 特 征 通 常 是 由 于 微 振 磨 損 腐 蝕 在 潤 滑 劑 中 會 產(chǎn) 生 淡 紅 色 。消 除 振 動 源 并 保 持 良 好 的 軸 承 潤 滑 可 以 防 止 低 荷 振 蝕 。 給 設(shè) 備 加 隔 離 墊 或 對 底 座進(jìn) 行 隔 離 可 以 減 輕 環(huán) 境 的 振 動 。 另 外 在 軸 承 上 加 一 個 較 小 的 預(yù) 載 荷 不 僅 有 助 于 滾 珠 和軸 承 圈 保 持 緊 密 的 接 觸 ， 并 且 對 防 止 在 設(shè) 備 運(yùn) 輸 中 產(chǎn) 生 的 低 荷 振 蝕 也 有 幫 助 。造 成 軸 承 卡 住 的 原 因 是 缺 少 內(nèi) 隙 、 潤 滑 不 當(dāng) 和 載 荷 過 大 。 在 卡 住 之 前 ， 過 大 的 摩擦 和 熱 量 使 軸 承 鋼 軟 化 。 過 熱 的 軸 承 通 常 會 改 變 顏 色 ， 一 般 會 變 成 藍(lán) 黑 色 或 淡 黃 色 。摩 擦 還 會 使 保 持 架 受 力 ， 這 會 破 壞 支 承 架 ， 并 加 速 軸 承 的 失 效 。材 料 過 早 出 現(xiàn) 疲 勞 破 壞 是 由 重 載 后 過 大 的 預(yù) 載 引 起 的 。 如 果 這 些 條 件 不 可 避 免 ，就 應(yīng) 仔 細(xì) 計 算 軸 承 壽 命 ， 以 制 定 一 個 維 護(hù) 計 劃 。另 一 個 解 決 辦 法 是 更 換 材 料 。 若 標(biāo) 準(zhǔn) 的 軸 承 材 料 不 能 保 證 足 夠 的 軸 承 壽 命 ， 就 應(yīng)當(dāng) 采 用 特 殊 的 材 料 。 另 外 ， 如 果 這 個 問 題 是 由 于 載 荷 過 大 造 成 的 ， 就 應(yīng) 該 采 用 抗 載 能力 更 強(qiáng) 或 其 他 結(jié) 構(gòu) 的 軸 承 。蠕 動 不 象 過 早 疲 勞 那 樣 普 遍 。 軸 承 的 蠕 動 是 由 于 軸 和 內(nèi) 圈 之 間 的 間 隙 過 大 造 成 的 。蠕 動 的 害 處 很 大 ， 它 不 僅 損 害 軸 承 ， 也 破 壞 其 他 零 件 。蠕動的明顯特征是劃痕、擦痕或軸與內(nèi)圈的顏色變化。為了防止蠕動，應(yīng)該先用肉眼檢查一下軸承箱件和軸的配件。蠕 動 與 安 裝 不 正 有 關(guān) 。 如 果 軸 承 圈 不 正 或 翹 起 ， 滾 珠 將 沿 著 一 個 非 圓 周 軌 道 運(yùn) 動 。這 個 問 題 是 由 于 安 裝 不 正 確 或 公 差 不 正 確 或 軸 承 安 裝 現(xiàn) 場 的 垂 直 度 不 夠 造 成 的 。 如 果偏 斜 超 過 0.25°， 軸 承 就 會 過 早 地 失 效 。檢 查 潤 滑 劑 的 污 染 比 檢 查 裝 配 不 正 或 蠕 動 要 困 難 得 多 。 污 染 的 特 征 是 使 軸 承 過 早的 出 現(xiàn) 磨 損 。 潤 滑 劑 中 的 固 體 雜 質(zhì) 就 象 磨 粒 一 樣 。 如 果 滾 珠 和 保 持 架 之 間 潤 滑 不 良 也會 磨 損 并 削 弱 保 持 架 。 在 這 種 情 況 下 ， 潤 滑 對 于 完 全 加 工 形 式 的 保 持 架 來 說 是 至 關(guān) 重要 的 。 相 比 之 下 ， 帶 狀 或 冠 狀 保 持 架 能 較 容 易 地 使 潤 滑 劑 到 達(dá) 全 部 表 面 。銹 是 濕 氣 污 染 的 一 種 形 式 ， 它 的 出 現(xiàn) 常 常 表 明 材 料 選 擇 不 當(dāng) 。 如 果 某 一 材 料 經(jīng) 檢驗(yàn) 適 合 工 作 要 求 ， 那 么 防 止 生 銹 的 最 簡 單 的 方 法 是 給 軸 承 包 裝 起 來 ， 直 到 安 裝 使 用 時才 打 開 包 裝 。2 避 免 失 效 的 方 法- 8 -解 決 軸 承 失 效 問 題 的 最 好 辦 法 就 是 避 免 失 效 發(fā) 生 。 這 可 以 在 選 用 過 程 中 通 過 考 慮 關(guān)鍵 性 能 特 征 來 實(shí) 現(xiàn) 。 這 些 特 征 包 括 噪 聲 、 起 動 和 運(yùn) 轉(zhuǎn) 扭 矩 、 剛 性 、 非 重 復(fù) 性 振 擺 以 及 徑向 和 軸 向 間 隙 。扭 矩 要 求 是 由 潤 滑 劑 、 保 持 架 、 軸 承 圈 質(zhì) 量 （ 彎 曲 部 分 的 圓 度 和 表 面 加 工 質(zhì) 量 ）以 及 是 否 使 用 密 封 或 遮 護(hù) 裝 置 來 決 定 。 潤 滑 劑 的 粘 度 必 須 認(rèn) 真 加 以 選 擇 ， 因 為 不 適 宜的 潤 滑 劑 會 產(chǎn) 生 過 大 的 扭 矩 ， 這 在 小 型 軸 承 中 尤 其 如 此 。 另 外 ， 不 同 的 潤 滑 劑 的 噪 聲特 性 也 不 一 樣 。 舉 例 來 說 ， 潤 滑 脂 產(chǎn) 生 的 噪 聲 比 潤 滑 油 大 一 些 。 因 此 ， 要 根 據(jù) 不 同 的用 途 來 選 用 潤 滑 劑 。在 軸 承 轉(zhuǎn) 動 過 程 中 ， 如 果 內(nèi) 圈 和 外 圈 之 間 存 在 一 個 隨 機(jī) 的 偏 心 距 ， 就 會 產(chǎn) 生 與 凸輪 運(yùn) 動 非 常 相 似 的 非 重 復(fù) 性 振 擺 （ NRR） 。 保 持 架 的 尺 寸 誤 差 和 軸 承 圈 與 滾 珠 的 偏 心 都會 引 起 NRR。 和 重 復(fù) 性 振 擺 不 同 的 是 ， NRR 是 沒 有 辦 法 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 的 。在 工 業(yè) 中 一 般 是 根 據(jù) 具 體 的 應(yīng) 用 來 選 擇 不 同 類 型 和 精 度 等 級 的 軸 承 。 例 如 ， 當(dāng) 要求 振 擺 最 小 時 ， 軸 承 的 非 重 復(fù) 性 振 擺 不 能 超 過 0.3 微 米 。 同 樣 ， 機(jī) 床 主 軸 只 能 容 許 最小 的 振 擺 ， 以 保 證 切 削 精 度 。 因 此 在 機(jī) 床 的 應(yīng) 用 中 應(yīng) 該 使 用 非 重 復(fù) 性 振 擺 較 小 的 軸 承 。在 許 多 工 業(yè) 產(chǎn) 品 中 ， 污 染 是 不 可 避 免 的 ， 因 此 常 用 密 封 或 遮 護(hù) 裝 置 來 保 護(hù) 軸 承 ，使 其 免 受 灰 塵 或 臟 物 的 侵 蝕 。 但 是 ， 由 于 軸 承 內(nèi) 外 圈 的 運(yùn) 動 ， 使 軸 承 的 密 封 不 可 能 達(dá)到 完 美 的 程 度 ， 因 此 潤 滑 油 的 泄 漏 和 污 染 始 終 是 一 個 未 能 解 決 的 問 題 。一 旦 軸 承 受 到 污 染 ， 潤 滑 劑 就 要 變 質(zhì) ， 運(yùn) 行 噪 聲 也 隨 之 變 大 。 如 果 軸 承 過 熱 ， 它將 會 卡 住 。 當(dāng) 污 染 物 處 于 滾 珠 和 軸 承 圈 之 間 時 ， 其 作 用 和 金 屬 表 面 之 間 的 磨 粒 一 樣 ，會 使 軸 承 磨 損 。 采 用 密 封 和 遮 護(hù) 裝 置 來 擋 開 臟 物 是 控 制 污 染 的 一 種 方 法 。噪 聲 是 反 映 軸 承 質(zhì) 量 的 一 個 指 標(biāo) 。 軸 承 的 性 能 可 以 用 不 同 的 噪 聲 等 級 來 表 示 。噪 聲 的 分 析 是 用 安 德 遜 計 進(jìn) 行 的 ， 該 儀 器 在 軸 承 生 產(chǎn) 中 可 用 來 控 制 質(zhì) 量 ， 也 可 對失 效 的 軸 承 進(jìn) 行 分 析 。 將 一 傳 感 器 連 接 在 軸 承 外 圈 上 ， 而 內(nèi) 圈 在 心 軸 以 1800r/min 的 轉(zhuǎn)速 旋 轉(zhuǎn) 。 測 量 噪 聲 的 單 位 為 anderon。 即 用 um/rad 表 示 的 軸 承 位 移 。根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) ， 觀 察 者 可 以 根 據(jù) 聲 音 辨 別 出 微 小 的 缺 陷 。 例 如 ， 灰 塵 產(chǎn) 生 的 是 不 規(guī) 則的 劈 啪 聲 ； 滾 珠 劃 痕 產(chǎn) 生 一 種 連 續(xù) 的 爆 破 聲 ， 確 定 這 種 劃 痕 最 困 難 ； 內(nèi) 圈 損 傷 通 常 產(chǎn)生 連 續(xù) 的 高 頻 噪 聲 ， 而 外 圈 損 傷 則 產(chǎn) 生 一 種 間 歇 的 聲 音 。軸 承 缺 陷 可 以 通 過 其 頻 率 特 性 進(jìn) 一 步 加 以 鑒 定 。 通 常 軸 承 缺 陷 被 分 為 低 、 中 、 高三 個 波 段 。 缺 陷 還 可 以 根 據(jù) 軸 承 每 轉(zhuǎn) 動 一 周 出 現(xiàn) 的 不 規(guī) 則 變 化 的 次 數(shù) 加 以 鑒 定 。低 頻 噪 聲 是 長 波 段 不 規(guī) 則 變 化 的 結(jié) 果 。 軸 承 每 轉(zhuǎn) 一 周 這 種 不 規(guī) 則 變 化 可 出 現(xiàn)1.6~10 次 ， 它 們 是 由 各 種 干 涉 （ 例 如 軸 承 圈 滾 道 上 的 凹 坑 ） 引 起 的 。 可 察 覺 的 凹 坑 是一 種 制 造 缺 陷 ， 它 是 在 制 造 過 程 中 由 于 多 爪 卡 盤 夾 的 太 緊 而 形 成 的 。- 9 -中 頻 噪 聲 的 特 征 是 軸 承 每 旋 轉(zhuǎn) 一 周 不 規(guī) 則 變 化 出 現(xiàn) 10~60 次 。 這 種 缺 陷 是 由 在 軸 承圈 和 滾 珠 的 磨 削 加 工 中 出 現(xiàn) 的 振 動 引 起 的 。 軸 承 每 旋 轉(zhuǎn) 一 周 高 頻 不 規(guī) 則 變 化 出 現(xiàn)60~300 次 ， 它 表 明 軸 承 上 存 在 著 密 集 的 振 痕 或 大 面 積 的 粗 糙 不 平 。利 用 軸 承 的 噪 聲 特 性 對 軸 承 進(jìn) 行 分 類 ， 用 戶 除 了 可 以 確 定 大 多 數(shù) 廠 商 所 使 用 的ABEC 標(biāo) 準(zhǔn) 外 ， 還 可 確 定 軸 承 的 噪 聲 等 級 。 ABEC 標(biāo) 準(zhǔn) 只 定 義 了 諸 如 孔 、 外 徑 、 振 擺 等 尺寸 公 差 。 隨 著 ABEC 級 別 的 增 加 （ 從 3 增 到 9） ， 公 差 逐 漸 變 小 。 但 ABEC 等 級 并 不 能 反映 其 他 軸 承 特 性 ， 如 軸 承 圈 質(zhì) 量 、 粗 糙 度 、 噪 聲 等 。 因 此 ， 噪 聲 等 級 的 劃 分 有 助 于 工業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 改 進(jìn) 。