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新型并条轴套的设计简介
2013-04-19 09:32:17

新型并条轴套的设计简介

 
成欣明
南通五洲机械制造有限公司
   我公司于2003年底推出的专利产品“新型并条轴套”(专利号为:03279460.6)至今已有半年多时间,其间经南通一棉、天津一棉、扬州通裕等全国的多家棉纺织厂试用。使用情况表明:该产品达到了轴套免加油、少发热、芯轴不磨损的设计目标,并意外发现对棉条的条干水平有较明显的改善,受到试用厂家的欢迎。为使大家对该产品有更进一步的了解,特将其设计情况作一介绍:
   1、设计课题的提出
   并条机并条轴套在使用中易发热、易漏油,并条芯轴易弯曲变形此三点是常规并条芯轴、轴套的老问题,尤其是FA302/303/305/306/311等高速并条机上,上述三个问题更突出。轴套使用中发热烫手,导致内部润滑脂外溢,污染胶辊棉条,使轴套内滚针轴承因缺油而磨损,进而磨损并条芯轴,影响棉条质量。
   因而并条轴套的检查、加油、揩油的工作量很大,少则10天一次,多则l天一次。针对这些问题,我公司曾努力做过一些工作,如提高轴套内滚针轴承的精度等级,使用进口轴承,加装防油圈,改进芯轴的热处理质量等,这些措施起到过一定作用,但未能根本解决问题。因而在2003年我们想到了重新设计轴套的结构,从根本上解决问题。
   2、常规并条轴套的结构缺陷
   常规并条轴套与芯轴的结构简图如图一,使用中并条芯轴高速旋转,而轴套静止不动,其摩擦情况为滚针与芯轴,滚针与轴承外卷均为滚动摩擦,由于滚针为滚动体,直径小(仅ф2mm),接触面长(达8mm)芯轴旋转一周滚针转动圈数多易发热,接触面长也易发热。这种结构的特点是能承受大压力,不能随高速旋转。以FA311型并条机为例,轴套受到的压力为20-30kg,并条芯轴的转速高达3600转/分(以出条速度400米/分,皮辊直径35计),显然这种结构不适合FA31l等高速并条机,仅能勉强适用于A272F等低速并条机。因而从结构上讲,常规高速并条机轴套发热是必然的,只不过是进口轴承好些,使用优质油脂好些,使用质量稍差的轴承发热严重些。
   常规并条轴套的缺陷之二是,该轴套为敞开式结构,无挡油圈,内部的润滑脂受热运转后必然溢出,导致轴承缺油,加快轴承及芯轴的磨损。
   缺陷之三是多数常规并条芯轴仅两端热处理而中断的不处理。因而使用一段时间后易弯曲变形,严重影响棉条条干。
   3、新型并条轴承的结构
   新型并条轴承的结构见图二,该轴套为专门设计的双列深沟球轴承,其与图一相比具有如下特点:
   1)、采用双列深沟球轴承代替原滚针轴承,使得发热总量下降至常规结构的60%(滚针轴承的摩擦系数为0.002--0.004,深沟球轴承的摩擦系数为0.0015--0.0022),因而使用中,新结构轴承的温升明显小于常规结构。
   2)、内部贮油空间大,并采用迷宫式防尘、防漏油,润滑条件好。经对使用半年的新型轴套剖开检查,轴承内部保存相当多的油脂,未发现花丝等侵入。
   3)、采用有内圈轴承结构,并条芯轴与内圈相对静止不摩擦,因而芯轴“永不磨损”。
   4)、芯轴与轴承内圈配合采用锥度结合,同心度好,装拆方便。
   5)、芯轴与轴套之间无轴向窜动(仅有轴套的轴向游隙0.08左右),此点很重要。常规芯轴与轴套的轴向游隙窜动达1-4mm。
   6)、新型并条芯轴采取了较理想的热处理方式,使得芯轴既有足够的强度又有充分的韧性。
   7)、新型并条芯轴头部与轴套结合部分表面镀铬,保证在包胶硫化时及平时使用时不生锈。
   8)、新型并条轴套适用于A272F、FA302、FA303、FA305、FA306、FA311、FA3l5等并条机。
   4、关于新型并条轴套的使用寿命
   1)、新型并条轴套(轴承)设计使用寿命的计算。
   轴套设计寿命的计算采用国家标准、符号、定义、公式、章节号均引用 GB/T6391-1995《滚动轴承额定负荷和额定寿命》
L10=(Cr/Pr)3              (5.3.1)
Cr=bm fc(iCOSα)0.7  Z2/3  Dw1.8   (5.1)
   其中:L10:基本额定寿命百万转;
      Pr:为并条轴套受到压力,取Pr=30kg×9.8=294N
      Cr:径向基本额定动负荷N;
      bm:常用材料和加工质量的额定系数,查表得bm=1.3
      fc:与轴承零件的几何形状、制造精度和材料有关的系数,查表得fc=59.6
      i:轴承中球或滚子的列数i=2
      Q:轴承的公称接触角α=0°
      Z:单列轴承中的球或滚子数Z=7
      Dw:球直径 Dw=4mm
   由此计算得:Cr=5586.3(N)
         L10=6860(百万转)
   按照转速4000转/分,折合使用寿命为28583小时,即在正常工作条件下,新型并条轴套有90%的使用寿命达3年,经可靠性系数修正后约有95%能达到两年时间,即理论计算新型并条轴套有95%的使用寿命达到两年。
   2)、轴套寿命的类比
   我公司批量生产花色捻线机用假捻器轴承,其设计使用寿命亦为两年。负载较小,但转速高达2万转/分,至今早期产品使用时间已达两年,仍在正常使用,并未发生批量更换。以此类比,新型并条轴套的使用寿命应达两年。
   3)、轴套的使用寿命的承诺
   新型并条轴套实际使用才半年多,其实际寿命有待时间检验,但我公司承诺:新型并条轴套使用寿命达不到两年我公司包换。
   结束语:我公司在此向关心、支持、试用新型并条芯轴及轴套的各位专家、技术人员表示感谢!欢迎更多的厂家试用并提出宝贵意见。
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