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当初始夹紧力不足、螺钉与轴之间的接触发生沉降或磨损,或运行载荷反复超过锁紧机构的承载能力时,带座轴承上的紧定螺钉会松动。紧固扭矩不正确、轴径偏小、振动以及频繁启停或正反转,都是常见原因。如果轴表面已经损坏,或应用工况超出了锁紧机构的承载能力,仅重新拧紧无法消除根本问题。
首先要区分:螺钉是否确实发生了反向旋转,还是螺钉保持原位而内圈失去了对轴的夹持力。这两种情况都会导致“轴承松动”,但需要采取不同的修复措施。确认发生了哪种位移,可避免反复拧紧使原本可恢复的安装问题演变为永久性轴损伤。
停机并隔离设备,支撑好所有可能移动的负载,并让高温部件冷却至安全检查温度。转动螺钉之前,记录轴承的轴向位置,拍摄现有见证标记,并检查轴与内圈之间是否发生相对移动。皮带轮或链轮发生位移本身并不能证明轴承锁紧失效;应另行检查其连接部位。
在螺钉和内圈上跨接涂漆制作见证标记,有助于判断螺钉是否转动。在轴和内圈上分别跨接制作标记,可用于判断轴的夹持力是否丧失。应在确认安装正确后制作标记,并避免油漆沾到密封件和接触表面。标记可以提供位移证据,但不能测量剩余夹紧力。
拆卸螺钉所需的扭矩,不能可靠还原其安装扭矩。腐蚀、螺纹粘合剂、污染物和表面损伤都会改变起动扭矩。必要时可以记录该数值,但不能将较高的拆卸扭矩视为原始装配正确的证明。
扭矩不足会导致螺钉尖端的作用力过小。扭矩过大则会引发其他问题:螺纹滑牙、内六角孔损坏、螺钉尖端变形,或内圈局部变形过大。感觉异常紧的螺钉,可能是卡在已损坏的螺纹中,而不是牢牢压在轴上。
应使用与具体带座轴承及锁紧螺钉对应的规定扭矩。通用紧固件扭矩表未考虑内圈螺纹、螺钉材料、尖端几何形状或允许的内圈变形量。确认扭矩单位,并使用合适的校准工具;大型扭矩扳手在量程下限附近工作时,可能难以准确拧紧小螺钉。
螺纹状况很重要,因为拧紧扭矩会分配到摩擦力和有效夹紧力上。油、抗咬合剂和液体螺纹锁固剂都会改变两者之间的关系。应遵循轴承制造商规定的装配条件,不要擅自添加润滑剂或粘合剂。若允许使用螺纹锁固剂,其等级、表面处理、固化条件以及与规定扭矩的兼容性都很重要。
最终锁紧前,应将轴承就位并对齐组件。对于采用多个紧定螺钉的设计,应按照规定的拧紧顺序操作,并将每颗螺钉拧至要求的扭矩。如果组件尚未对齐就将一颗螺钉完全拧紧,可能会形成不均匀接触;之后将轴承座拉至正确位置时,接触状态可能发生变化。
紧定螺钉锁紧依赖于合适的轴配合,以及螺钉尖端与轴之间的局部接触。轴径偏小会使内圈更容易摇摆。每次负载循环都会作用于接触区域,逐渐扩大压痕或磨损轴承孔。即使螺钉仍留在螺纹孔内,有效夹持力也可能已经下降。
清洁轴表面后,使用千分尺在多个圆周方向和轴承座范围内的多个轴向位置测量轴径。将测量结果与该带座轴承规定的轴公差进行比较,同时考虑具体应用的限制要求。在磨损轨迹旁仅测量一次,可能无法发现椭圆度、锥度或局部直径减小。
仔细检查旧螺钉留下的位置。较深的凹坑、凸起边缘、圆周沟槽和重叠压痕,反映了不同阶段的位移。凹坑周围凸起的金属可能妨碍内圈在重新装配时正确就位。应使用适当的修复方法,仅去除凸起的高点;将整个轴承座表面打磨得更小会使配合问题恶化。

应仔细评估旧螺钉压痕。螺钉尖端落在已有凹坑的边缘时,最初可能感觉拧得很紧,但轴在负载下开始转动后,接触位置可能发生沉降。只有在新位置能够保持对中、支撑、间隙及规定轴承座配合的前提下,移动轴承以形成新的压痕才是可接受的。严重磨损则需要修复或更换轴。
轴的硬度也会改变接触状态。非常硬的表面可能限制原本用于咬入轴表面的螺钉尖端,而相对较软的表面则可能在反复载荷下产生压痕并发生沉降。应配套使用经认可的螺钉尖端设计和轴要求。未经批准钻制凹坑或磨削平面会改变接触几何形状,可能削弱轴的强度,或增加后续定位的难度。
当振动导致螺纹连接处或螺钉与轴的接触处发生相对运动时,就会促使连接松动。笼统地说“机器有振动”不足以确定原因。应查明振动是来自不平衡、皮带激振、底座松动、联轴器不对中、轴承损坏,还是外部冲击工艺。
除了带座轴承本身,还应检查轴承座的固定情况和支撑结构。安装螺栓松动、支架开裂或支撑不平,都会使轴承组件发生移动,即使螺钉安装正确也不例外。将锁紧螺钉拧得更紧,无法补偿设备结构的移动。
反复加速、制动和改变旋转方向,会增加对轴连接的要求。驱动扭矩和旋转惯性会产生瞬态载荷,可能超过稳定运行时的载荷。恒速运行时能保持位置的轴承,在卡滞解除或突然停机时可能发生滑移。应将位移首次出现的时间与具体运行事件联系起来,而不能只依据平均转速或电机额定功率判断。
轴向载荷需要单独关注。皮带或链条不对中、斜齿轮传动以及工艺推力,都可能将轴推过内圈。轴承的内部额定载荷并不能确定紧定螺钉连接的轴向保持能力。两项限值都必须满足,锁紧限值应以相关产品数据为准。
热循环会改变尺寸并重新分配接触力。结果取决于轴和轴承环的材料、各自温度以及周围结构。热轴位于较冷的轴承环内,与两者同时升温的组件,表现并不相同。不要想当然地认为所有温升都会使连接变紧或变松。
在单独归因于热膨胀之前,应检查轴是否受到轴向约束。如果两个轴承位置都被轴向锁定,且结构没有为轴的热膨胀预留适当补偿,升温可能通过轴承及其锁紧机构产生轴向力。解决这一问题需要重新评估定位端和膨胀端的布置。将一个轴承的紧定螺钉松开,作为临时浮动结构,会使其轴向保持状态失去控制。
污染物也可能导致接触沉降。螺钉尖端下方的污物、轴承座表面的腐蚀产物或螺纹中的碎屑,都可能造成组件看似牢固,却在启动后失去接触。重新装配前,应使用兼容的方法清洁轴、轴承孔和螺钉螺纹,并检查是否存在腐蚀损伤。清洁剂和清除的碎屑应远离轴承密封件。
如果螺钉尖端损坏、内六角孔圆滑或螺纹有缺陷,应使用规定的替换件。仅匹配螺纹直径和长度并不足够:尖端形状、材料和螺纹啮合情况都会影响性能。还应检查螺纹孔。新螺钉无法修复已经滑牙或开裂的内圈螺纹。
如果轴和安装状况良好,但在确认的运行载荷下仍反复发生位移,应重新评估锁紧方式。偏心套、同心夹紧结构和紧定套安装式设计,对轴的要求、安装步骤和运行限制各不相同。例如,偏心套需要注意规定的锁紧方向,以及其是否适用于反向运行工况。应根据实际载荷循环和可用轴几何尺寸选择其他锁紧方式。
替换规格应与轴承结构相对应。双列圆柱滚子轴承,例如NNU41/1000K30/W33,采用不同的安装结构;其安装数据不能用于确定紧定螺钉带座轴承的拧紧扭矩或轴向保持能力。
重新装配应基于有记录的纠正措施,例如恢复轴的配合、更换锁紧部件、校正对中、减少结构移动,或选择合适的锁紧设计。记录轴的测量结果、轴承标识、螺钉规格、装配条件和施加的扭矩。这些信息有助于在问题再次出现时,将其与原始故障区分开来。
重新装配后,在机器设计允许的情况下确认转动顺畅,恢复防护装置,并按照适用的启动程序进行受控试运行。试运行应包括与先前故障相关的运行工况,例如升至正常工作温度或在允许范围内反转。观察振动、温度变化趋势和轴的位置时,不要靠近旋转部件。
检查见证标记前,应停机并隔离设备。任何新的螺钉转动或轴与内圈之间的位移,都说明修复未能保持稳定。对于初期沉降检查或重新拧紧,应遵循制造商的说明;随意按固定时间间隔反复拧紧,可能掩盖轴逐渐损坏的问题,并使螺钉承受过大应力。
华迈动力
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