设计寿命*少的五轴外侧轴承和四下轴内侧轴承寿命为26285h和41492h,对四下轴内侧轴承来说每年若工作7200h仍可工作5.76年才损坏,但是实际无故障工作时间远小于此数据。更值得注意的是,经常损坏的不是寿命更低的五轴轴承,而是寿命高出其近60%的四下轴承。仔细分析减速机具体结构,会发现除输入轴采用允许承受较大轴向力的双圆锥滚子轴承外,其他6根轴均采用只允许承受小量轴向力的圆柱滚子轴承,在这6根轴的12套轴承中经常损坏的四下轴内侧轴承的轴向力与径向力的比值*大竟达到40.2%。
四下轴轴承失效分析四下轴采用德国INA轴承公司SL183056圆柱滚子轴承,它相当于我国42000和92000型轴承,从中国标准和德国标准来看圆柱滚子轴承在承受径向载荷同时还允许承受少量的轴向载荷,但对此有一些条件限制,BAKEN2800减速机在选用SL183056圆柱滚子轴承时,有以下三方面失误以至于轴承经常损坏。
根据一套圆柱滚子轴承能够承受多大的轴向载荷,应该从润滑和摩擦状态来回答。如果滚子与挡边之间能形成一层有承载能力的油膜,则也可形成流体动压润滑,也能承受较大载荷,否则只能出现混合摩擦,摩擦磨损会显著增大。
形成流体动压润滑的条件是润滑油要有一定的粘度,轴承要达到一定的转速。提供的圆柱滚子轴承轴向承载能力与转速、润滑粘度之间关系曲线。其中横坐标为轴承转速n与轴承极限转速ngo的比值,纵坐标为轴承载能力与轴承类型的比值。对四下轴SL183056轴承来说n=19.2rpm,ngo=800rpm,所以查图上曲线横坐标n/ngo=19.2/800=0.024,可以看到四下轴SL183056轴承已超出流体动压润滑Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ曲线范围。所以轴承滚子与挡边之间是在混合摩擦状态下工作的,根据摩擦学理论,当载荷较大(151.3kN),承载油膜较薄时必然要产生粘着磨损。
如果利用估算允许轴向载荷大小,在润滑油工作粘度(不是润滑油粘度)v=65 四下轴SL183056轴承所受轴向载荷与径向载荷之比Fa/Fr=0.402,这远大于一般Fa/Fr不大于0.3的规定,在我方与外商就此事索赔谈判时,德国外商发来一份传真声称圆柱滚子轴承标准允许Fa/Fr<0.4。但在中明确可见DIN标准规定“连续作用的轴向力Fa不能超过同时作用的径向力Fr的30%”。可见BAKEN2800减速机设计者没有遵守DIN标准。而外商为了逃避责任故意将Fa/Fr比值伪定为0.4(在BAKEN给出的资料中Fa/Fr=0.391)。在外商给出的资料中,当量动负荷P=XFr+YFa,X取为0.93,Y取为0.33,但DIN规定当e=Fa/Fr>0.11时,X取0.93,Y取0.69.四下轴的实际情况是e=0.402,显然应该取后者,可见BAKEN设计者没有遵守DIN规定。上述三个失误中Fa/Fr>0.3是导致损坏的主要原因。