减少滚子轴承擦伤的轴承参数选择及环境条件改善方法技术

一种减少滚子轴承擦伤的参数选择及环境条件改善方法，通过生产、维修组装时对轴承参数的科学选择，合理减小轴承的整体游隙和局部滚子直径偏小所致的局部动态大游隙，通过在传动系统设计或维修时，创造避免轴承发生突然加载或突然改变承载区和避免滚子加速旋转的条件，取得大幅度地降低轴承的擦伤故障率，有效地提高机器的安全性、可靠性和轴承使用寿命，并节约维修费用、工时的良好效果。

Selection of bearing parameters for reducing roller abrasion and improvement of environmental conditions

A reduction in parameter selection and environmental conditions of roller bearing abrasion improvement method, through the production and maintenance of assembly of bearing parameters of the scientific selection, reasonable to reduce the local dynamic clearance overall clearance of bearings and the local roller diameter is small due to the design or maintenance in the transmission system, avoid sudden loading or create bearing to avoid the sudden change of acceleration roller rotation condition and bearing, has greatly reduced the bearing abrasion fault rate, effectively improve the safety, reliability and service life of the bearing machine, good effect and saving maintenance costs and working hours.

【技术实现步骤摘要】
减少滚子轴承擦伤的轴承参数选择及环境条件改善方法
本专利技术属于轨道交通等含有轴承或/和齿轮的传动系统可靠性设计
，具体涉及一种减少滚子轴承擦伤故障的轴承参数选择及环境条件改善方法。
技术介绍
在飞机机轮轴承、航空发动机主轴承、轨道交通车轮轴承、轨道交通驱动电机轴承中，比较多见的故障是所使用的圆柱或圆锥滚子轴承发生擦伤故障，有的轴承外环擦伤、内环擦伤，也有滚子擦伤。这些擦伤故障如未及时发现、维修、更换、排除，就会引起严重的事故，轻则引起强烈的振动、冲击，危害轴承及相邻部件安全，重则引起热轴固死，导致机毁人亡的事故。例如文献《TB飞机起落架机轮轴承失效的原因》报道：“B8913号TB20飞机在执行本场起落训练过程中，飞行教员发现飞机着陆滑跑、起飞滑跑及起飞以后，飞机发生剧烈的抖动甚至于越来越剧烈，造成飞机滑跑困难。飞行教员果断采取措施，退出飞行训练。经机务人员检查发现：前机轮轴承由于高温而熔化咬死，带动轮轴旋转，轮轴与轮叉发生滑动干摩擦，产生的热量将轮轴和轮叉部分熔化，产生巨大的变形，机轮组件几乎从轮叉上脱落。由于飞行教员果断的抉择，才避免了一场安全事故的发生。”该文献在分析故障原因时指出“着陆时，机轮接地的瞬间首先主要是受到巨大的静止垂直冲击载荷，继而机轮以很高的加速度加速达到与飞机同样的速度在地面滑跑。如果飞机产生了重着陆，轴承在未运转的状态下承受这种冲击载荷的危害是很大的。”此类故障的类似表现，是常见的飞机机轮与机场跑道的擦伤：着陆时，不转的机轮突然接触相对线速度很高的跑道，橡胶的机轮被擦伤，在跑道上留下很长的橡胶印痕。除了上述这种极端的从不转突然加速到高速旋转的旋转体表面出现擦伤之外，两个突然接触的表面之线速度不同时，也同样出现擦伤，例如轴承中滚动体从在非承载区的低旋转线速度状态进入到承载区需立即加速到正常的线速度时，常常引起滚动体圆周、内环滚道和外环滚道擦伤。防止这些轴承的此类故障引发事故的常规方法，是频繁地定期更换轴承，例如某些飞机机轮轴承的维修规程规定为每半年更换一次轴承；较为科学的方法是通过故障诊断发现故障或或扩展到邻近风险时维修、更换轴承，例如我国当前的轨道交通轴承便加装了在线故障诊断系统来防止轴承故障引发事故。至于为何某些机器的轴承故障多发，例如SS3Z机车的轴箱轴承便大量发生擦伤故障，而同样的轴承用于其它车却很少甚至不发生擦伤故障的原因及如何防止发生此类故障的理论、方法，却鲜有研究，更没有发现相关报道。
技术实现思路
通过调查、分析轴承擦伤故障多发的轴承参数、环境条件及擦伤故障的形态特征，研究其发生擦伤故障的机理，归纳发生擦伤故障的内因和外因，提出减少滚子轴承擦伤故障的轴承参数选择方法及环境条件改善方法，达到减少此类故障率、保障安全、减少维修工作量、减少备品消耗、提高经济效益的目的。轴承承受径向载荷的部位是承载区。例如，飞机机轮轴承的内环不转动，连接于不转的轴，通过该轴支撑起落架和飞机，而外环通过轴承座与可旋转的橡胶机轮连接，其静态承载区位于垂直线的下方；轨道交通车轮轴承的外环不转动，连接到轴承座，支撑转向架和车体，而内环与旋转的车轴及车轮连接，其静态承载区位于垂直线的上方。在理想的正常状况下运转时，相互接触的(内环、外环、滚子)零件表面的相对线速度相等，使两者处于纯滚动、不滑动的状态，就不会发生擦伤。例如：外环固定的轴承，结构设计为既保证滚子表面与不转的外环表面有相对相同的线速度，即两者表面在“瞬心”处的相对线速度差为零，又保证滚子表面与转动的内环表面有相对相同的线速度，即两者表面的相对线速度差也为零。但若某种因素使得相互接触的滚子与内环或滚子与外环的相对线速度不同，就会在从不同变为相同的瞬间出现相对滑动而相互擦伤。例如在着陆瞬间，不转动的飞机机轮突然接触跑道而突然加载、旋转时，飞机机轮轴承的外环也从不承载、不转动突然加载并加速到高速旋转，滚子便从不转而通过与转动外环的加载摩擦加速到高速自转，于是，在此瞬间发生滚子、外环的擦伤。轨道交通车轮的轴箱因为存在游隙，并因轴承的承载区在上方而使游隙集中在下方，则当滚子处于承载区内时，滚子因被内外环对其加载压紧而合理滚动，具有正确的自转速度。但它转出承载区，进入轴承的旋转前方和下方的非承载区，以及公转到即将再次进入承载区时，由于不承受内外环对其压力，即载荷，由于润滑脂对其自转的阻尼，其自转的速度大幅度降低，以致当它公转到再次进入承载区时，便发生突然承载、突然加速到正常自转速度的过程，加之滚子同时因受到内外环突然对其加载压紧的作用力，而又与内外环发生瞬间的打滑，从而使自身和内外环与之接触的表面擦伤。在工业领域，对于在出厂时已经组装为一体的所谓“整套轴承”，所述轴承游隙，是指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使轴承游隙未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向，可分为径向游隙和轴向游隙。这类轴承的原始游隙由制造决定。但用于不同行业、用于不同的机械、用于同一机械的不同载荷的部位，游隙合理选择均有不同规定，一般均应根据国家标准GB/T4604《滚动轴承径向游隙》决定。在工业领域，对于在出厂时没有组装为一体的，而是在转轴上安装后各零部件才相对定位的轴承，由于安装条件(相对位置)最终决定游隙，故所述轴承游隙，通常就是“安装游隙”。不当的、所谓“不到位”的安装通常是引起游隙不合理的(超大)因素，因此，凡是由安装决定轴向游隙的轴承，至少需在安装后保障安装游隙符合GB/T4604《滚动轴承径向游隙》。更优的轴承参数选择，还应当充分调查其运行条件对游隙的影响，做出预先选择修正，以使轴承的“工作游隙”，即轴承在实际运转条件下的游隙符合GB/T4604《滚动轴承径向游隙》的要求。归纳的上述引起擦伤的机理分析规律为：1，轴承的游隙越大，包括直径小的滚子对应的局部游隙越大，则发生上述擦伤的几率也越大；2，造成突然加载和加速旋转的外因环境条件的机会越多，发生擦伤的几率也越高。因此，一种减少滚子轴承擦伤故障的轴承参数选择及环境条件改善方法，其特征是，改善内因的轴承参数选择方法是合理减小轴承的游隙；改善外因即环境条件的方法是避免发生突然加载或突然改变承载区和加速旋转。所述合理减小轴承的游隙或间隙，至少含有下述公知的操作步骤：步骤1，按照国家标准GB/T4604《滚动轴承径向游隙》选择整体轴承；步骤2，凡是由安装决定轴向游隙的轴承，至少需在安装后保障安装游隙符合GB/T4604《滚动轴承径向游隙》；步骤3，对轴承游隙做出预先选择修正，以使轴承的“工作游隙”，即轴承在实际运转条件下的游隙符合GB/T4604《滚动轴承径向游隙》的要求。诊断检测进一步发现：不仅在轴承的整体游隙偏大时发生擦伤，而且在整体游隙合格时，由于个别小滚子的直径偏小，它对应的局部游隙偏大，也会因上述机理而发生擦伤。因此，合理减小轴承游隙，还包括减小轴承的小直径滚子所致的局部动态大游隙，即剔除引起局部大游隙的小直径滚子，更换为与其它滚子直径相同的滚子。进一步，使用本专利技术对飞机机轮进行改进时，设置一个“附加叶轮”，“附加叶轮”与飞机机轮的轴承座同轴连接，利用着陆前相对飞机和起落架高速运动的空气，驱动“附加叶轮”的下半部，使机轮顺着着陆后旋转的方向旋转。进一步，为使相本文档来自技高网...

【技术保护点】
减少滚子轴承擦伤的轴承参数选择及环境条件改善方法，其特征在于，改善内因的轴承参数选择方法是合理减小轴承的游隙；改善外因即环境条件的方法是避免轴承发生突然加载或突然改变承载区和滚子突然加速旋转。

【技术特征摘要】
1.减少滚子轴承擦伤的轴承参数选择及环境条件改善方法，其特征在于，改善内因的轴承参数选择方法是合理减小轴承的游隙；改善外因即环境条件的方法是避免轴承发生突然加载或突然改变承载区和滚子突然加速旋转。2.根据权利要求1所述的减少滚子轴承擦伤的轴承参数选择及环境条件改善方法，其特征在于，合理减小轴承游隙，包括减小小直径滚子所致的局部动态大游隙，即剔除引起局部大游隙的小直径滚子，更换为与其它滚子直径相同的滚子。3.根据权利要求1所述的减少滚子轴承擦伤的轴承参数选择及环境条件改善方法，其特征在于，对飞机机轮进行改进，设置一个“附加叶轮”，“附加叶轮”与飞机机轮的轴承座同轴连接，利用着陆前相对飞机和起落架高速运动的空气，驱动“附加叶轮”的下半部，使机轮顺着着陆后旋转的方向旋转。...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐德尧，李修文，
申请(专利权)人：北京唐智科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11