為有效地追蹤了解YZ14壓路機(jī)的可靠性，我們特對投放成都地區(qū)市場的YZ14壓路機(jī)進(jìn)行全面跟蹤了解，記錄收集分析考核可靠性方面的指標(biāo)，以達(dá)到真實反映該產(chǎn)品可靠性的目的，為該產(chǎn)品技術(shù)鑒定及進(jìn)一步改進(jìn)完善提供依據(jù)。
    在進(jìn)行追蹤的YZ14振動壓路機(jī)中，有一臺壓路機(jī)在工作時間累計達(dá)300h后振動輪產(chǎn)生尖叫的異響聲，有一臺壓路機(jī)在用戶連續(xù)作業(yè)振動時間超過8h后便產(chǎn)生振動軸承溫升過高的現(xiàn)象，不能達(dá)到熱平衡狀態(tài)，同時伴有振動頻率下降的現(xiàn)象。經(jīng)對兩臺壓路機(jī)振動輪解體分析研究，發(fā)現(xiàn)振動軸承內(nèi)圈靠偏心塊一端的半圈滾道上出現(xiàn)疲勞剝落，產(chǎn)生麻點，振動軸承已經(jīng)失效。為此，我們把提高振動軸承壽命，避免振動軸承過早失效作為技術(shù)課題加以研究。
一、振動輪工作原理簡介
　　振動壓路機(jī)靠振動馬達(dá)以1800r/mm的高速旋轉(zhuǎn)振動軸，使安裝在振動軸上的偏心塊產(chǎn)生離心力，巨大的離心力使振動輪產(chǎn)生強烈振動來壓實路基和路面,振動輪的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。振動輪左右兩端的懸架通過橡膠減振塊與前車架左右連接,振動輪可以相對懸架自由轉(zhuǎn)動。振動輪幅板內(nèi)有兩個油腔室A,裝有帶偏心塊的左右振動軸支承在振動軸承上,左右振動軸由中間軸相連接,左右油腔中的兩個偏心塊處于相同相位上。右振動軸的外端通過連接套與振動液壓馬達(dá)連接,靠馬達(dá)帶動振動軸作高速旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)振動。振動輪中的偏心塊旋轉(zhuǎn)時攪動油腔中的潤滑油,形成飛濺潤滑,從而起到潤滑和冷卻振動軸承的作用。



與一般機(jī)械傳動中所用軸承相比,壓路機(jī)振動軸承的工作是十分惡劣的,它需要承受由偏心塊所產(chǎn)生的離心力和振動輪自重復(fù)合作用下所受到的沖擊,而且這種載荷通常以30HZ左右交變頻率作用。軸承被密封在振動腔內(nèi),靠飛濺潤滑,潤滑和散熱狀況受到限制。因此,振動壓路機(jī)所用的振動軸承必須具備較高的負(fù)荷容量和較高的極限轉(zhuǎn)速。如果振動軸承的裝配、潤滑油性質(zhì)、清潔度、軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)等設(shè)計選擇不當(dāng),往往導(dǎo)致軸承過早失效,特別是軸承溫度急劇升高,造成燒損或抱死,保持架斷裂,滾動體和套圈破碎等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響整機(jī)的可靠性。 
　　二、振動軸承過早失效的原因分析
　　經(jīng)研究分析,造成振動壓路機(jī)振動軸承過早失效的主要原因,有以下方面:
　　⑴振動軸承選型和結(jié)構(gòu)參數(shù)不當(dāng)
　　選擇軸承的依據(jù)是軸承自身的功能與它所擔(dān)負(fù)的工況相匹配,振動軸承需有較高的負(fù)荷容量和較高的極限轉(zhuǎn)速。壓路機(jī)在轉(zhuǎn)向、凸凹不平的路段進(jìn)行壓實作業(yè)時,軸承不僅要承受巨大的徑向力,還要承受一定的軸向力。
　　振動壓路機(jī)所用振動軸承為普通型42000內(nèi)圈單擋邊圓柱滾子軸承,該類型軸承額定動負(fù)荷大,但承載能力低,特別是軸向承載能力低,調(diào)心性能較差。滾動軸承疲勞剝落、塑性變形和磨損這三種常見的破壞形式中,前兩種失效形式分別與軸承的額定動負(fù)荷和額定靜負(fù)荷有直接關(guān)系。普通型的42000軸承不僅徑向承載能力Er低,而且與軸向承載能力Ea也低,Ea≤Er,若軸向載荷增大,將大大增加滾子端面與滾道側(cè)面之間的磨擦,使軸承溫度升高。
　　⑵軸承潤滑散熱狀況不好
　　原結(jié)構(gòu)中振動軸承形成一種不足的潤滑,從圖1中可以看出,振動軸高速旋轉(zhuǎn)時靠偏心塊攪油,潤滑油沿偏心塊圓周切線飛濺至油腔幅板內(nèi)壁上,然后沿法蘭支座端面滾入軸承體內(nèi),這樣的潤滑不充分,不能將軸承工作產(chǎn)生的摩擦熱帶走,造成軸承的工作溫度升高,潤滑油粘度下降,油膜厚度減小,直至出現(xiàn)邊界潤滑或金屬接觸摩擦而產(chǎn)生軸承燒損。
　　⑶潤滑油的抗熱氧化穩(wěn)定性差
　　潤滑油的抗熱氧化穩(wěn)定性對振動軸承潤滑有著顯著的影響,原采用的潤滑油經(jīng)試驗得知,當(dāng)軸承座溫升至80℃左右時,其潤滑油油膜建立困難,造成滾柱與滾道出現(xiàn)邊界潤滑甚至金屬接觸摩擦,產(chǎn)生劇熱,導(dǎo)致軸承座溫度急劇上升。
　　⑷油腔室清潔度差
　　原結(jié)構(gòu)中未充分考慮振動輪油腔室A的清潔處理,油腔室中的焊渣、氧化皮未徹底清潔處理,振動輪工作時劇烈的振動易使殘留的焊渣、氧化皮等振脫,脫落的雜質(zhì)易造成振動軸承滾柱與滾道之間摩損嚴(yán)重,導(dǎo)致軸承過早失效。
　　⑸振動輪兩端振動軸承座上軸承孔的同軸度未達(dá)要求
　　振動輪內(nèi)的激振器采用偏心塊式,工作時振動軸帶動偏心塊以1800r/min高速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生高達(dá)260KN的離心力(即激振力),巨大的離心力通過四個振動軸承來支承和傳遞。因此,對振動輪兩端軸承孔的同軸度要求相當(dāng)高。若此同軸度達(dá)不到要求,將帶來這兩方面的影響,一是造成振動軸承游隙減少,使?jié)櫥湍さ暮穸葴p少,導(dǎo)致潤滑不良而產(chǎn)生大量的摩擦熱,二是使軸承內(nèi)圈與軸承滾柱之間的軸向力增加,引起滾柱穩(wěn)壓區(qū)域減小。根據(jù)圓柱滾子軸承的使用要求,應(yīng)嚴(yán)格控制軸向力Fa和徑向力Fr的比值,若同軸度超差或要求低,則軸向力Fa增加,使得Fa/Fr比值增大,造成滾柱穩(wěn)定區(qū)域減少,導(dǎo)致滾柱不能正常運轉(zhuǎn)而加劇軸承的摩擦。
　　⑹軸承內(nèi)圈與軸頸配合,軸承外圈與軸承座孔配合選擇不當(dāng)
　　對于承受徑向載荷的振動軸承來說,只有半圈滾動體受力,且在徑向力Fr方向上,滾道及滾動體受力最大,為5Fr/Z,其中Z為滾柱數(shù)量。對偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動的壓路機(jī)來說,若軸與軸承采用常規(guī)的"內(nèi)緊外松"配合,將產(chǎn)生只有半圈滾道受載,另半邊滾道根本不受力的狀況,最大受力部位始終不變,加圖2所示.偏心塊采常用平鍵固定在振動軸上。因此,對振動軸來說,激振力(即徑向力Fr)永遠(yuǎn)指向軸上的某一固定方向,雖然激振力方向隨軸的旋轉(zhuǎn)而在不斷變化,但它相對于軸承內(nèi)圈滾道卻是固定不變的,內(nèi)圈滾道最大受力部位一直不變。合理的徑向游隙對振動軸承的壽命影響很大,如果軸承工作的徑向游隙增大,則軸承中負(fù)荷區(qū)將減少,最大滾動體負(fù)荷將增加,從而降低軸承壽命。如果減小游隙,尤其在負(fù)游隙下軸承發(fā)熱嚴(yán)重,使用壽命下降更快,根據(jù)工作徑向游隙與負(fù)荷分布參數(shù)以及軸承額定壽命之間的關(guān)系計算可知,當(dāng)工作時徑向游隙接近零時壽命最長,即原始游隙Co-配合游隙Cp-工作游隙Cg=0。



 壓路機(jī)振動輪原結(jié)構(gòu)中軸承與軸頸和軸承座孔配合公差選擇不合理,不能滿足振動軸承工作時所需的徑向游隙。軸承工作時,其溫度升高,向內(nèi)圈的散熱條件比外圈差,因而內(nèi)圈溫度高于外圈,使內(nèi)圈膨脹得多,而外圈膨脹得少,并且外圈膨脹受軸承座孔的限制,引起徑向游隙減小,摩擦加大,發(fā)熱增加,甚至引起軸承燒損。
　　⑺軸承軸向間隙太小
　　在對YZ14壓路機(jī)振動輪解體后發(fā)現(xiàn),振動軸承內(nèi)圈端面與外圈上的保持架端面和滾柱端面有較深摩擦痕跡,原結(jié)構(gòu)軸承內(nèi)圈與外圈軸向間隙設(shè)計值為0.1mm～0.2mm,當(dāng)振動輪工作時溫度升高接近80℃狀況下，過于偏小的軸向間隙就難以補償軸的熱膨脹伸長量,導(dǎo)致內(nèi)圈端面與外圈保持架側(cè)面發(fā)生摩擦,振動軸高達(dá)1800r/min的轉(zhuǎn)速使摩擦處產(chǎn)生尖叫,最終造成振動軸承失效。
　　三、提高振動軸承壽命的改進(jìn)措施
　　根據(jù)前面所述的軸承過早失效原因分析,我們對YZ14振動壓路機(jī)振動輪部件采取如下改進(jìn)措施:
　　⑴振動軸承由原來的GB283 4G42322E普通型圓柱滾子軸承改為具有特殊要求的42322EQTU加強型圓柱滾子軸承,軸承實體保持架材料由原來的鋼改為青銅,零件特殊要求了回火溫度,軸承游隙特選大于軸承現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)值,加大到0.2mm左右.使軸承的額定動負(fù)荷比普通型軸承提高20％～40％,軸向承載能力提高1.3倍左右,大大改善振動軸承的承力狀況,使軸承的極限轉(zhuǎn)速得到有效提高,克服由于采用普通型軸承而產(chǎn)生過早失效的現(xiàn)象。
　　⑵在軸承座上增設(shè)灌油油道.其結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。改進(jìn)的軸承座結(jié)構(gòu)大大改善了軸承的潤滑狀況,有效解決了軸承潤滑不足和散熱不好的設(shè)計缺陷。


 ⑶改用運動粘度為28～32厘沲、抗氧化穩(wěn)定性好的HU-30號汽輪機(jī)油為潤滑油,較好地解決原來軸承座溫升到80℃左右時潤滑油膜建立困難的問題,保證滾動體和滾道接觸面間能夠形成足夠薄的油膜。
　　⑷提高振動輪油腔的清潔度。油腔幅板焊接后進(jìn)行噴丸處理,徹底清除氧化皮、焊渣等殘留物,在噴丸后4h內(nèi)即涂耐油漆,并且在裝配過程中采取有效的防塵防銹措施.使振動軸承油腔清潔度得到控制。
　　⑸提高振動輪兩端振動軸承座上軸承孔的同軸度,對影響軸承同軸度相關(guān)零件和相關(guān)尺寸加以控制,并增加必要的垂直度、平行度等形位公差。
　　⑹改進(jìn)軸承內(nèi)圈與軸頸、軸承外圈與軸承座孔的配合公差,將內(nèi)圈與軸頸配合改為M7,外圈與軸承座孔配合改為j6,使振動軸承的徑向游隙趨于合理。
　　⑺增大軸承軸向間隙,使振動軸承內(nèi)圈與外圈之間的軸向間隙增加到1mm～1.2mm,有效解決原來因軸向間隙過小而導(dǎo)致的軸承內(nèi)圈與外圈相摩擦損壞的問題。
　　四、結(jié)論
　　采用上述設(shè)計改進(jìn)措施的YZ14振動壓路機(jī)樣機(jī)投入試用后效果較好,振動輪振動軸承尖叫、溫升高、過早失效的故障得以解決,從根本上克服了原結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的缺陷和隱患。既為該產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的提高提供可靠的保證，同時也為研究振動壓路機(jī)技術(shù)積累經(jīng)驗和提供依據(jù)。