径向止推滑动轴承的设计改进与工艺

杨杰

（中车集团台州第七八一六工厂，台州　318000）

　　摘　要：径向止推滑动轴承分别承载转子的径向力和轴向推力。本文就典型的一种径向止推滑动轴承结构进行设计改进，使改进后的轴承结构方便检修，降低维修成本，并且对设计改进后关键轴承部件的制造工艺进行全面分析，总结出切实可行的加工方案，解决工艺技术难题，在现实中具有很好的经济效益。

　　关键词：设计改进；成本；工艺；经济效益

　　1、引言

　　滑动轴承具有工作平稳、无噪音、径向尺寸小、耐冲击和承载能力大等优点，因此在转子机械上得到了广泛的应用。现有的一种典型变速箱径向止推轴承主要包括轴承壳、油封和径向可倾瓦块。轴承壳上设置有限位螺钉孔，径向可倾瓦块位于该孔处，轴承壳的轴向两端面上分别一体设置有主推力承载面及副推力承载面。径向可倾瓦块、主推力承载面和副推力承载面分别是转子的径向力和轴向推力的主要支撑部位，属于易损件，其承载面上的轴承合金会因为润滑剂不足、润滑剂有杂质等因素，使轴承在工作一定的使用年限后，甚至未达到预期寿命就损坏失效了，需要更换新轴承。

　　该结构的径向止推轴承在更换新轴承时，就得整套更换，但更换整套轴承工艺繁琐，且价格昂贵，在多数部件还可使用的状态下直接更换，造成了资源的浪费，维修成本高。

　　2、设计改进与意义

　　2.1设计改进

　　通过对该径向止推轴承结构进行分析，将一体设置的主推力承载面及副推力承载面分别与轴承壳分离，作为独立的主推力轴承和副推力轴承，并在轴承壳轴向两端面上加工定位槽和增加定位销。主推力轴承和副推力轴承包括圆盘基体及其表面上浇铸轴承合金的推力承载面，圆盘基体根据实际工况选用铜合金、碳钢等不同材料。轴承壳的轴向两端面上的圆形定位槽内，设置有多个圆锥定位孔，将主推力轴承及副推力轴承分别安装于轴承壳的轴向两端面，如图1所示。

　　主推力轴承和副推力轴承的承载面上设置圆弧状的进油槽和圆弧状的泄油槽，用球面头铣刀加工，如图1所示。进油槽的半径与泄油槽的半径相等，且进油槽及泄油槽的衔接处也为圆弧状，该圆弧状的半径与进油槽的半径相等。

　　2.2改进意义

　　通过采用上述结构改进方案，使整套轴承布局更加合理，在径向可倾瓦块、主推力轴承及副推力轴承磨损严重导致失效的情况下，只需更换对应的部件便可完成整套轴承的维修，该结构的连接方式简单、可靠，拆装简便，能够很大程度上降低维修费用。

　　将一体设置的主推力承载面及副推力承载面上设置的平底进油槽与泄油槽改进为圆弧槽，使主推力轴承的承载面及副推力轴承的承载面上进油和出油更加流畅，有利于油膜的形成，能够降低功耗，提高了润滑的效果，可以减缓了各部件之间的磨损。且进油槽、泄油槽均为圆弧状，能够减少主推力轴承及副推力轴承的应力集中，降低因机加工引起的变形。

　　3、工艺分析与工艺设计

　　3.1工艺分析

　　在制造业中，把厚度与直径比超过1：50的零件称为薄板件，上述的主推力轴承和副推力轴承就是典型的薄板件。薄板零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量，是机加工中比较棘手的问题，影响薄板零件加工精度主要有如下三种因素：

　　（1）工件易受力变形。因工件壁薄，在夹紧力的作用下，容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度；

　　（2）工件易受热变形。因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件精度难于控制；

　　（3）工件易振动变形。在切削力的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。

　　3.2工艺设计

　　针对影响薄板零件加工精度等因素，我们从工件的装夹、工序设置、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，有效提高零件的精度，保证产品质量。

　　（1）采用芯轴装夹工件。芯轴装夹将主要造成工件变形的径向力变成轴向力，可以减少工件的装夹变形。在工件内孔留装夹工艺余量，芯轴夹紧在装夹工艺余量范围内，在车削一面时，在另外一面增加带缓冲衬垫的挡板，提高工件刚度，减少因切削力引起的振动，实现工件一次装夹两面同时加工，保证了工件两端面的平行度。

　　（2）两端面增加一次半精加工和时效处理工序。在工件完成一次半精加工后两端面留余量，所留余量保证能够光出整个平面，余量一般留0.05～0.10mm即可，进行第二次半精加工，消除因次半精加工引起的塑性变形。在两次半精加工之间增加时效处理工序，消除切削力、夹紧力产生的应力和零件本身的残余应力，并且利用工装夹紧两端面，光车内孔装夹芯轴的平面，修正工件夹紧平面的平面度，降低因工件的夹紧力引起的弹性变形。

　　（3）选择合理的刀具角度和切削用量。由于刀具钝会将工件顶向切削力方向造成变形，而且工件表面粗糙度也不易保证，刀具过于锋利，虽然能实现微量切削，但会将工件拉向轴向切削力的反方向，同样造成变形。

　　经过多次实践，刀具Z合理的角度是主前角25°～30°，主后角为5°～10°，主偏角为91°～95°，副偏角为5°～8°，刃倾角为0°～3°，刀尖用油石去毛刺。

　　精加工时，走刀量为0.05～0.08mm/r，背吃刀量为0.04～0.07mm，切削转速为60m/min左右，以工件不振动为宜，可利用数控车床恒线速度G96指令，通过计算刀具距离工件中心的位置来改变转速，使工件瞬间位置与切削刃保持恒定速度，确保工件表面粗糙度值。

　　（4）加工中开启切削液，一般选用乳化液。切削液能够有效解决切削过程中产生的切削热，较好地保证零件精度，同时能够起到润滑的作用，延长刀具的使用寿命，提高切削效率。

　　4、结束语

　　径向止推滑动轴承结构设计改进后，布局合理，性能可靠，维修更加方便，该技术改进方案还可以适用于其他类型滑动轴承的设计改造。通过分析影响薄板零件加工精度的因素，总结出解决关键工艺的具体方法，通过实践证明，上述工艺科学，产品质量可靠，能够满足大批量生产。

　　参考文献

　　[1]机械设计手册编委会.机械设计手册滑动轴承单行本.机械工业出版社，2007.

　　[2]王志厚.薄壁零件加工中防止变形的措施[J].宝成技术.1991.

　　[3]王建中，陈陆帮.薄壁类零件车削加工工艺方法.新技术新工艺.2010.

　　[4]张恩生主编.车工实用技术手册.江苏科学技术出版社.1999.

来源：《中国科技博览》2014年第18期