提高7215轴承可靠性的措施
七一一研究所林义何芳
摘要：文章分析了7215轴承在推土机液力变矩器中的作用和工况，在轴承的设计、制造、选用和安装工艺等方面提出了专门的要求，有效地提高了该轴承的可靠性和使用寿命
关键词：液力变矩器7215轴承可靠性
如何提高安装在TY320型液力变矩器上的7215轴承的可靠性，是延长TY320型液力变矩器使用寿命的关键性技术问题。TY320型液力变矩器是安装在TY320型推土机上连接发动机与变速箱的传动装置，必须针对推土机的特定结构和使用工况，对在使用中轴承出现的损坏情况进行分析和研究，在轴承的设计、制造、选用和安装工艺等多方面提出专门的要求，才能有效地提高7215轴承的可靠性，才能延长TY320型液力变矩器的使用寿命。
1轴承的作用和工作条件
TY320型液力变矩器上的7215轴承是以背靠背形式成对安装的角接触球轴承，（轴承后置代号加/DB）。轴承的内套圈安装在涡轮轮毂上，外套圈安装在泵轮接盘上，轴承的一个重要作用是轴向定位，也就是保证液力变矩器的泵轮、涡轮和导轮之间的轴向有一定间隙，使液力变矩器在工作时三轮不发生碰撞和摩擦。如这对轴承损坏了，三轮间就会碰撞摩损，液力变矩器就无法正常工作。
这对轴承在液力变矩器中工作状态的温度为100℃左右。内、外套圈分别随涡轮和泵轮旋转，内、外套圈的相对转速在很大范围之间频繁变动。推土机的工作状况是推土-倒退-行走-推土，所以轴承受到的轴向载荷也是频繁变动的。特别在推土时遇到大石块或树根，载荷突然升高，泵轮随发动机转速不变，涡轮转速迅速下降、扭矩迅速增大，轴承内、外套圈的相对转速也会突然提高，并同时受到很大的轴向冲击载荷。
2轴承的损坏情况和原因分析
根据对几例轴承损坏情况的检查发现，在这对背靠背安装的轴承中，如图1所示，左边的轴承损坏严重，钢板冲压保持架变形断裂，滚珠表面磨损变形，轴承内、外套圈滚道受轴向冲击的一边轴肩被挤压拓平。这种情况说明轴承频繁受到的如图1所示单边轴向冲击载荷很大，也就是推土机经常超负荷工作。而右边轴承没有损坏。这说明成对安装轴承的预紧载荷量不合适。另外检查润滑油中所含杂质较多，这从滚珠和滚道表面有许多点蚀现象也反映油质不清洁。这说明对润滑油滤器保养不到位。
造成轴承损坏的原因是复杂的，轴承经常在高温中工作，会降低轴承的强度；推土机频繁超负荷工作使轴承频繁受到很大的轴向冲击，造成滚珠和滚道塑性变形而损坏；润滑油不清洁会造成轴承的早期磨损。这些原因归结起来就是操作者对推土机的过度使用和保养不当，使轴承在很恶劣的条件下长时间工作，各种不良影响同时作用于某个轴承，就造成个别轴承的早期损坏。为使液力变矩器的故障率降低为零，我们一方面加强对使用客户合理使用和规范保养的宣传和培训工作，另一方面对轴承在设计、制造、选用和安装工艺多方面制定了专门的要求。
3轴承在设计、制造和选用方面的专门要求
为提高这对轴承在较为恶劣工作条件下的可靠性，我们在轴承的设计、制造和选用方面提出专门的要求：
3.1对接触角的选择
7215轴承是角接触球轴承，角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷，其轴向载荷能力由接触角决定，接触角越大承受轴向载荷能力越大。角接触球轴承有三种接触角的规格，分别为15°、25°和40°，原TY320液力变矩器上选用25°接触角的轴承，40°接触角的轴承适用于承受较大的轴向载荷，这对轴承在推土机重负荷工作时要承受很大的轴向冲击载荷，所以我们改选用接触角为40°的7215B/DB轴承。（后置代号B表示接触角为40°）
3.2对内套圈的优化设计
7215B/DB轴承的内套圈有两种规格，一种内套圈滚道两边轴肩的直径是相同的，由于角接触球轴承只能承受一个方向的轴向载荷，这样内套圈滚道一边的轴肩不会受到轴向载荷，另一边的轴肩又承受不了很大的轴向冲击载荷。经优化设计，在相同重量的情况下，另一种规格内套圈滚道两边轴肩的直径是不相同的，不承受轴向载荷一边的轴肩直径减小，承受轴向载荷一边的轴肩直径加大，这样就使这种规格的轴承能承受更大的轴向冲击载荷。所以我们选用后一种规格的优化设计的内套圈。
3.3对保持架材料和式样的要求
保持架所受的机械应力来自摩擦力、应变力和惯性力，同时还受到某些润滑油及其老化生成物、有机杂质等化学物质的侵蚀，因此保持架材料的选择对轴承运行可靠性影响很大。由于轴承在较高温度中工作，不能采用酚醛层压布管实体保持架或尼龙保持架，并且频繁受到很大轴向冲击载荷，所以我们选用黄铜实体保持架的7215BM/DB轴承。（后置代号M表示黄铜实体保持架）。由于轴承内、外套圈滚道两边轴肩不同直径的结构，留给保持架的空间就不大了。如采用内套圈引导式的保持架，则保持架的厚度就较薄，为加强保持架的强度，保持架设计为滚珠引导的锥台式的保持架。
3.4对预紧变形量δ的确定
成对安装的角接触球轴承是在轴承生产中已考虑到预紧变形量的大小，在相配对的两个轴承的内套圈或外套圈的端面上，磨去一定的预紧变形量δ，当将这对轴承安装到轴承部件上去时，用紧固装置压紧相应端面，两轴承即处于预紧状态。如图2所示。
对轴承预紧的目的是：增加轴承的刚度；使旋转轴在轴向和径向正确定位，提高轴的旋转精度；降低轴承部位的振动和噪音；防止滚动体的自转和公转打滑现象；增大轴承内部负荷区域，提高轴承内部负荷分布的合理性；补偿因磨损造成的轴承内部游隙变化；合理的预紧可以防止振纹损伤和减少摩擦磨损；延长轴承寿命。
但是预紧变形量过大，会使轴承工作时摩擦力矩增大，导致轴承的过热和使用寿命下降。因此要根据载荷情况和使用要求选取恰当的预紧变形量，并经过试验确定合适的预紧变形量。
实际轴承在工作状态、安装状态、自然状态、制造状态这四种状态下的预紧变形量是不同的。工作状态温度升高使预紧变形量增大，安装状态孔和轴的过盈量也使预紧变形量增大，所以轴承在制造状态时的预紧变形量要小于工作状态时的预紧变形量，小多少是根据工作状态时的温度和安装孔和轴的公差来决定的。我们经过实际安装和试验运转，已确定了最合适的预紧变形量。
4轴承在安装工艺方面的专门要求
安装过程中的操作不当，是造成轴承的早期损坏的重要隐患。我们在轴承安装工艺方面也提出专门要求：
4.1不允许用敲击法安装轴承，必须用压入法安装轴承。
4.2必须用按压入法设计的专用工装安装轴承。
4.3压入轴承外套圈时，必须垫实泵轮接盘轴承孔下的孔肩，防止压到底时造成孔肩根部的内伤。
4.4压入内套圈前，单配定位罩与轴承端面的间隙达到装配工艺要求，如图3所示。
4.5压入内套圈时必须用导向装置，防止压偏造成轴面损伤。
4.6内套圈压板的两螺栓必须在泵轮与泵轮接盘36个螺栓拧紧后再可拧紧。
4.7安装好后转动泵轮接盘无异常摩擦感觉，相对输出轴转动时，可有点预紧的连动感觉，不能与输出轴咬死。
5结论
按我们的专门要求设计制造的7215BM/DB轴承价格成本并没有提高，但其强度、抗轴向冲击负荷的能力有了显著提高。严格按我们的专门安装工艺要求装配的这对轴承消除了可能因安装不当而造成的轴承损坏。
我们从设计制造和装配工艺这两方面提高了这对轴承的可靠性，然而，造成这对轴承损坏的更多因素是推土机经常超负荷工作使轴承频繁受到很大的轴向冲击，以及润滑油不清洁而造成的轴承早期磨损。在我们对使用客户的调查中发现，许多操作者并不了解推土机的合理使用和日常保养要求，在物质利益的驱动下，只要求推土机多干活，这是造成轴承损坏的主要原因。
在这方面，我们编写了液力变矩器的使用说明书和培训教材，加强了对售后服务人员的技术培训。只要使用客户按使用说明书对推土机和液力变矩器合理使用和按时保养,在三包期内TY320液力变矩器中这对轴承的损坏率就会下降为零。TY320液力变矩器的可靠性和使用寿命就会有很大的提高。我们这些经验对相似工况轴承提高可靠性也有很大的参考价值。
参考文献
1 吴瑞琴滚动轴承产品样本洛阳轴承研究所2000-08
2 刘泽九滚动轴承应用手册机械工业出版社1999-05
通信地址：上海市长宁路1436号711研究所液力变矩器厂（200051）
