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只有选对轴承才能避免停机

德国的一家汽车制造厂采用SKF的定制球面滚子轴承解决方案,将输送带维护间隔时间从短短3个月延长到36个月以上。

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制造业的技术变革速度不断加快。机械设备的不断改进,产量也随之增加。然而,随着工厂的不断发展,一些微小的细节却时常被忽略,尤其是在轴承方面。

汽车行业便是一个典型的例子。上世纪80 年代,一辆普通轿车的重量通常略高于 1,000公斤。如今,两倍于此重量的汽车比比皆是。制造技术的进步意味着工厂在很短的时间内就能生产出比以往更多的汽车。

输送带输送能力不足成为问题根源

SKF工业销售部应用工程师Corinna Ulherr

然而,这些发展变化给现有设备带来了压力,特别是输送带及其承载的轴承。因输送带无法承受更大载荷或无法应对产量剧增而导致停机,SKF工程师越来越频繁地受邀拜访那些饱受困扰的工厂。SKF工业销售部的应用工程师Corinna Ulherr表示,这个问题通常可以归结为没有根据工厂车间产量的变化升级轴承,或是一开始在轴承选型上就出现了错误。

Ulherr说:“大多数情况下,当制造厂希望提高现有生产线的产量或准备生产更重的汽车时,却没有考虑到输送带使用的轴承。带座轴承通常是问题所在,因为这种轴承无法满足剧增的产量或适应新的载荷条件。”

SKF工业销售部应用工程师Corinna Ulherr

输送带输送能力不足成为问题根源

然而,这些发展变化给现有设备带来了压力,特别是输送带及其承载的轴承。因输送带无法承受更大载荷或无法应对产量剧增而导致停机,SKF工程师越来越频繁地受邀拜访那些饱受困扰的工厂。SKF工业销售部的应用工程师Corinna Ulherr表示,这个问题通常可以归结为没有根据工厂车间产量的变化升级轴承,或是一开始在轴承选型上就出现了错误。

Ulherr说:“大多数情况下,当制造商希望提高现有生产线的产量或准备生产更重的汽车时,却没有考虑到输送带使用的轴承。带座轴承通常是问题所在,因为这种轴承无法满足剧增的产量或适应新的载荷条件。”

配备RS密封的SKF Explorer密封球面滚子轴承截面图。

带座轴承使用不当的现象时有发生

带座轴承使用不当的问题存在于许多行业中,尤其是在具有挑战性的工况下使用多台输送带的行业。2018 年,Ulherr拜访了德国的一家汽车制造厂,该制造厂每三到六个月就会遭遇轴承失效问题。

带座轴承通常是问题所在,因为这种轴承无法满足剧增的产量或适应新的载荷条件。

SKF工业销售部应用工程师Corinna Ulherr

发生故障的设备是一台宽5米的输送带。该输送带用于运送在汽车生产线上工作的工人。输送带很宽,这意味着温度升高几度就会导致轴出现热膨胀。带座轴承一般用做固定端轴承,因此无法吸收轴的膨胀。

轴的热膨胀,加上皮带稍微有点不对中就会产生轴向力,从而进一步增加轴承载荷。此外,重型滚筒的径向力和皮带预加的张紧力也大于轴承的设计承载能力。更糟糕的是,轴承润滑不足,因而导致失效。

“带座轴承因其安装简单、快捷而经常被使用,但人们很容易忘记这种轴承只是固定端轴承。”Ulherr表示,“这样的错误可能代价昂贵,因为当这种轴承失效时,通常必须停机才能更换轴承。”

那家德国汽车制造厂遇到的正是这种情况。为了更换轴承,工厂不得不停产,而暂时无法使用输送带的工人不得不来回走到汽车生产线旁边继续工作,产量因此降低了 10%。

球面滚子轴承调心能力的示意图。

承载能力更高的解决方案

Ulherr提供的解决方案是在特殊设计的轴承座中安装SKF 密封球面滚子轴承。她解释说:“与小型带座轴承相比,这种滚子轴承具有更高的承载能力。另外一个优点是能够适应这些应用场合中常见的轴不对中状态。这种轴承用在浮动端时可以在轴承座的轴承位上轴向移动,因此容易吸收轴的热膨胀。轴向载荷则由固定端轴承承受。”

选用正确的润滑剂也是解决这一难题的关键。低速移动的输送带需要高粘度的润滑脂。实践证明,在汽车装配应用场合,SKF LGEV2润滑脂是润滑低速运转的输送带轴承的理想选择,这是一种含有二硫化钼和石墨的高粘度、矿物油为基础油的润滑脂。对于需要定期启停和旋转方向变化的生产设备而言,采用含有石墨等矿物颗粒的润滑脂尤为重要。

显示润滑脂存积的密封球面滚子轴承剖面图。

显著延长使用寿命

总之,这些措施将设备维护间隔时间从短短3个月延长到 36 个月以上,并显著降低了输送带发生故障的风险。

“这只是一家工厂的个案,不过我们遇到了许多诸如此类的案例。”Ulherr指出:“我们经常碰到带座轴承的问题,因为客户没有意识到这种轴承无法承受重载,而且只能用做固定端轴承。”

Ulherr希望工厂运营者清楚地了解:一旦重新设计设备,或者载荷或速度发生了变化,就必须重新进行轴承选型。尽管那家德国汽车制造厂选择了定制轴承单元,但Ulherr表示,她会尽量使用标准轴承,方便客户在需要时进行更换。不过,并不是总能选到标准轴承。因此在初始设计或重新设计阶段选对轴承,可以在长期运行中大幅度减少停机时间。

“我的目标是让客户更多地意识到,在设计和安装新的生产线或新设备时,他们应该考虑选用的轴承是否合适,不能因为以前的轴承运行顺畅就继续使用。”Ulherr说:“我们可以提供定制解决方案,但如果客户从一开始就对所有正在使用的轴承进行仔细检查,对他们是有好处的。”

在固定端和浮动端各装一个球面滚子轴承的常规轴承配置。

SKF轴承的额定寿命

单个轴承的疲劳寿命是指轴承的内外圈或滚动体首次出现金属疲劳迹象(滚动接触疲劳或剥落)之前,轴承达到的旋转次数(或以恒定转速运行的小时数)。实验室试验和实践经验均表明,相同轴承在同等运行条件下的疲劳寿命存在相当大的差异。

为了避免在设备达到预期寿命之前出现轴承疲劳失效现象,可以使用统计学方法来确定轴承尺寸。额定寿命 L10 是指在相同工况下运行的数量足够多的一组相同轴承中, 90% 可以达到或超过的疲劳寿命。

额定寿命 L10 是一种经过验证的有效工具,将计算额定寿命与轴承应用的预期使用寿命进行比较,有助于确定足以避免疲劳失效的轴承尺寸。您也可以利用之前轴承选型的经验,或使用SKF 网站上的指南来选择轴承尺寸。

点击链接,了解有关 SKF 轴承额定寿命的更多信息。网站还提供 SKF轴承的基本额定寿命公式。