王建軍，都本余，王璟林

（大連光揚(yáng)軸承制造有限公司，遼寧 大連 116300）

礦山類機(jī)械設(shè)備中， 振動篩的使用較為頻繁，其功能是將破碎后的礦石進(jìn)行篩分，以滿足不同客戶需求。 振動篩的振動源于激振器，激振器的類型多樣，其核心部件是軸承，軸承的穩(wěn)定效果決定著整個振動設(shè)備的質(zhì)量和使用壽命。 因此，軸承是廠家最為關(guān)心的關(guān)鍵部件之一，其設(shè)計(jì)也顯得尤為重要。 應(yīng)用在礦山的振動篩不僅載荷大、速度高，而且環(huán)境惡劣，一般使用雙列調(diào)心滾子軸承。該軸承主要有MB，CCJA，ACA，MA 4 種結(jié)構(gòu)。 目前市場使用最多的振動篩軸承產(chǎn)品是MB 結(jié)構(gòu)和CCJA 結(jié)構(gòu)， 主要是因?yàn)檫@兩種產(chǎn)品的適用性較廣、價格相對低廉。 從多年試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，介紹振動篩軸承設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，分析振動篩的軸承設(shè)計(jì)方法，以期為振動篩軸承的設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。

1 振動篩軸承設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)雙列調(diào)心滾子軸承時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）這4 種結(jié)構(gòu)的軸承產(chǎn)品為適應(yīng)振動沖擊的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)盡量提高其制造精度。 雖然其整體精度測量困難，但應(yīng)確保其零部件產(chǎn)品的精度至少達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)中的P5 水平。 2） 銅保持器的加工精度要好，特別是引導(dǎo)面的圓度應(yīng)控制在0.1 mm 范圍內(nèi)， 沖壓鐵保持器的引導(dǎo)面的圓度應(yīng)控制在0.15 mm 的范圍內(nèi)。 同時，為降低設(shè)備振動而引起保持器共振，應(yīng)控制保持器與引導(dǎo)面的間隙在較小范圍內(nèi)。 3） 由于內(nèi)圈的受力區(qū)域相對固定，為延長軸承的使用壽命，應(yīng)控制內(nèi)圈與滾動體的接觸曲率。 該曲率可控制在0.98～0.99 之間，滾動體與內(nèi)圈接觸橢圓長短軸比在1.5～1.6 之間。4）由于振動引起的摩擦較大，為加強(qiáng)耐磨性，產(chǎn)品隔圈和沖壓鐵保持器要進(jìn)行表面硬化處理，常見的是進(jìn)行表面氮化處理，使其形成高硬度的耐磨層。5） 所有滾動體的端面應(yīng)具有球形引導(dǎo)面，該引導(dǎo)面與隔圈或內(nèi)圈大擋邊接觸。 該引導(dǎo)面的粗糙度應(yīng)控制在0.32 μm范圍內(nèi)，并保證同組曲率相差不大于0.05%。

2 振動篩用調(diào)心滾子軸承的選型

調(diào)心滾子軸承具有自調(diào)心的特點(diǎn)，因此，對設(shè)備制作的精度要求不高。而振動篩在制造和使用安裝過程中存在較多限制，無法進(jìn)行精密安裝和維護(hù)，只有雙列調(diào)心滾子軸承可以適應(yīng)這種場所。這也是在振動篩中雙列調(diào)心滾子軸承應(yīng)用廣泛的原因。根據(jù)多年研究經(jīng)驗(yàn)，雙列調(diào)心滾子軸承一般使用壽命設(shè)定為1～2 a，根據(jù)這個設(shè)定來選擇軸承的尺寸及型號。

2.1 軸承型號及尺寸的選擇

根據(jù)ISO281 軸承的壽命理論計(jì)算公式為：

式中，L10：90%可靠性使用壽命，h；Cr： 軸承基本額定動載荷，kN；Pr：當(dāng)量動載荷 kN；n：軸承轉(zhuǎn)速，r/min。

由于振動篩存在沖擊載荷， 所以當(dāng)量動載荷Pr要采用一個安全系數(shù)， 一般采用1.2～1.3。 計(jì)算壽命時，軸承受力要按1.2～1.3 倍的Pr來進(jìn)行計(jì)算，以確保軸承的使用壽命。

2.2 當(dāng)量動載荷Pr 的計(jì)算及確定

目前主要使用雙列調(diào)心滾子軸承的振動篩有以下幾種：雙軸承圓振篩、直線篩、偏心篩等。 針對這3種振動篩，根據(jù)以下公式可以計(jì)算出相應(yīng)的當(dāng)量動載荷Pr。

2.2.1 雙軸承圓振篩雙軸承圓振篩的中心軸為一偏心軸，在篩體兩側(cè)加偏心塊作為激振器。如圖1 所示。

圖1 雙軸承圓振篩Figure 1 Double bearing circular vibrating screen

當(dāng)量動載荷Pr計(jì)算公式為：

式中，Pr：當(dāng)量動載荷，kN；fz：安全系數(shù)，一般選用1.2～1.3；z：軸承個數(shù)；G：篩箱重量（應(yīng)考慮存在物料狀態(tài)下），kN；n：軸承轉(zhuǎn)速，r/min；g：重力加速度，9.81 m/s2；r：振動半徑，m。

確定好理論壽命及當(dāng)量動載荷，即可按樣本所標(biāo)注的軸承基本額定動載荷Cr進(jìn)行計(jì)算， 來選擇所需要的軸承。

2.2.2 雙軸承直線篩從原理上講，雙軸承直線篩的激振器由兩個同步運(yùn)行反向旋轉(zhuǎn)的圓形拋出系統(tǒng)組成，如圖2 所示。

圖2 雙軸承直線篩Figure 2 Double bearing linear screen

直線篩中的軸承受力呈正弦曲線變化，為簡化計(jì)算，軸承所受當(dāng)量動載荷可用下面的公式計(jì)算：

式中，fz：安全系數(shù)，一般選用 1.2～1.3；Frmin： 軸承所受最小載荷（沿振動方向）； Frmax：軸承所受最大載荷（與振動方向垂直）。

式中，z：軸承個數(shù)，一般用4 個軸承；其余參數(shù)含義與式（1）解釋相同，最終根據(jù)計(jì)算來實(shí)現(xiàn)選型。

2.2.3 雙軸承偏心篩雙軸承偏心篩有4 套軸承，結(jié)構(gòu)如圖3 所示。 一般里側(cè)兩套軸承按振動篩軸承來選取。 外側(cè)兩套軸承基本不承受振動力，所以可按普通軸承選擇即可。

圖3 雙軸承偏心篩Figure 3 Double bearing eccentric screen

偏心篩的振動半徑取決于軸的偏心距離。里側(cè)軸承受力可按下式計(jì)算：

式中，r：曲軸的偏心半徑，m；其余符號含義與當(dāng)量動載荷Pr的計(jì)算公式（1）相同。

確定好理論壽命及當(dāng)量動載荷，即可按樣本所標(biāo)注的軸承基本額定動載荷Cr進(jìn)行計(jì)算， 來選擇所需要的軸承。

3 結(jié)語

根據(jù)多年生產(chǎn)、 使用和研究， 總結(jié)了一些軸承設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 振動篩軸承在實(shí)際應(yīng)用中還需要更多創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這里只闡述幾種典型設(shè)計(jì)應(yīng)用，有待以后工作中對其他類型的軸承進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出更好更優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。