主轴抱死原因分析

主轴抱死原因分析

1 事故描述：

2010年7月、YK20100磨齿机砂轮主轴在2000转/分试运行时、突然出现主轴抱死现象；

2010年10月5日、YK2050磨齿机砂轮主轴在2000转/分试运行时、主轴又重复主轴突然抱死现象；

二次质量事故给公司造成巨大损失、同一质量问题在如此短的时间里重演、说明我们的主轴装配存在较大的问题。

2原因分析：

主轴抱死、不外出以下原因：

1）预紧力过大；

2）润滑脂选择不合理；

3）滚道不干净、有异物；

4）超过主轴极限转速，温升过快。

二个主轴抱死的转速2000转/分左右，属于中底速工作，转速不高，且有加速过程、温升过快是不成立的，润滑脂选择不符合高速运转的条件，但在2000转/分左右就导致主轴抱死的可能性极小。

按上述分析、导致主轴抱死的主要原因、应该是预紧力过大和滚道不干净。就这二个问题，我的看法如下：

二台主轴抱死出现在同一转速区、抱死轴承处在同一装配位置、滚道不干净的假设在同一部位出现机遇很小、可以不考虑。真正造成主轴抱死的原因是预紧力过大、中高速转动时，不同材料、不同结构升温速度不一样、膨胀系数有差异、造成钢球受压后无法滚动。出现突然抱死。

3造成预紧过大的原因分析

能导致预紧过大的原因有如下几条：

1）设计不合理、在特定条件下选择预紧力过大，

2）装配做预紧时测量的数据不正确；误判预紧力；

3）预紧配磨方法不正确；改变了设计预紧力；

4）突然遇外力作用，造成预紧力改变。

通过查阅资料、预紧力设计选用是合理、委外装配的主轴也没出现问题，

说明设计不合理是不存在的，YK 2050进行过结构尺寸改进，只有在这种特定条件下能够出现，在YK 20100中条件是没有改变的。我认为设计预紧力是合理的；

目前预紧力测试数据齐全，装配作预紧时测量的数据不正确；误判预紧力；这一点也可排除；

主轴在正常情况下工作并无切削外力突然增加，突然遇外力作用，造成预紧力改变的可能性也不存在。

从上述分析可来判断、造成主轴抱死的真正原因就是预紧配磨方法不正确；理由如下：

通过多方面了解，目前我们的主轴装配预加负荷的方法是：

1）单独给每个轴承按设计要求预加负荷后，检查内外圈高度差，

2）按成组轴承内外圈高度误差之和配磨内外调整垫的厚度差；如下图（1），如果测量的厚度差分别是0.02、0.03、0.02二组数据、

排除隔圈固定厚度、装配后的情况如下图（2 ）、隔圈的厚度差等于0.07，这样的配磨厚度是完全错误的。当主轴装配后、就会出现异常、

图上明显可以看出，无论那一组、内外圈的实际位移量是0.07，第2和第3号轴承的移动量是重合而且相等的, 实际第1号和第2号轴承的内外圈平均移动量是0.07/2，而我们设计的负荷作用下平均移动量是0.05/2，显然不符合设计要求，预加负荷不真实，第一组明显负荷增大、第二组负荷明显减小。

从上述分析，真正的预加负荷远远高于设计要求，在低速度转动时不会出现抱死、一旦高速转动、温升到一定时、直接造成主轴抱死。

4改进措施

4.1 观点一：我们购买的轴承是成组轴承,提供公司已经作好预加负荷,我们只要配磨隔圈等高就能满足要求。

观点二：从上述分析、主轴抱死的直接原因是预加负荷失真，因此解决问题的方法是改进预加负荷配磨调整垫的方法、保证调整垫的配磨不会改变预加负荷的大小。

还是前面二组轴承来说明见图3：

配磨隔圈的厚度差保守的做法左边一组应该以１号和３号来配磨厚度差、装配后的效果如下图（4）左，右边一组应该以１号和2号来配磨厚度差、装配后的效果如下图（4）右，

图（4）左图（4）右

按上述方法配磨隔圈厚度差，左边１号和３号轴承的预加负荷没有改变，２号的负荷有一定的富裕保险，右边图１号和2号轴承的预加负荷没有改变，3号轴承的负荷有一定的富裕保险。

配磨隔圈的厚度差大胆做法是左边以１号和２号来配磨厚度差、装配后的效果如下图（5）左；左边１号和2号轴承的预加负荷没有改变，3号的负荷有一定的增加，配后的效果如下图（5）左；

右边以１号和3号来配磨厚度差、１号和3号轴承的预加负荷没有改变，2号轴承的负荷有一定的增加。装配后的效果如下图（5）右；

图（5）左图（5）右

按上述方法配磨隔圈厚度差，参与配磨厚度差的轴承预加负荷符合设计要求，不参与配磨厚度差的轴承负荷有一定增加、当轴承装配孔偏大时可以采用。

4.2 隔圈配磨的理论依据

1）上述配磨隔圈的方法是按照在一定负荷作用下的轴向位移量来决定的、在力学理论上是可靠的；

2）NSK轴承标准135页的配磨方法如下：以图（1）左边一组为例、查1 号轴承在设计预加负荷作用下上下圈位移量0.02、将2、3号轴承重合在一起，在设计预加负荷的作用下检查2、3号轴承的位移量、根据力学原理、检查2、3号重合后在设计预加负荷的作用下位内外圈误差应该为0.03、

如图6：

按上述检查配磨厚度差后的装配情况如下

图7：

对比图4右和图7的装配效果是完全一样的。也说明上面的分析是正确的。

4.3 更换润滑脂、改善装配工作环境防止灰尘进入。

4.4 轴承装配后进行教精确的检测、测量方法如下

目前我们公司对轴承装配后预加负荷的测量靠手转主轴、凭个人感觉进行检查，没有说服力、目前标准的检查方法有二个

1）检查启动力矩、

购买启动力矩仪、通过启动力矩的大小判断是否合格，大了预紧负荷太大、小了预紧负荷太小、满足一定的启动力矩条件侧合、测量方法如图（8）

2）推力测量静刚性法

通过在静态情况下测量主轴的刚性、测量简图（9）

5对设计的一点建议

设计产品应该明确提出主轴装配后的启动力矩要求或刚性要求和测量条件、目前设计对主轴的装配后检测要求就是用手转动、保证灵活、对一般性的旋转是可以的、对于高精度主轴是有待改进的。要有数据说话、需要技术出准确的启动力矩。

6结论

上述分析是我个人的观点和认识、由于我水平有限、从事机床行业时间不长、有很多要向各位前辈学习、仅凭我个人的知识很难断定分析是否正确、把自己的一点想法说出来、提供参考。

工艺所：徐兴福

2010-9-8