溧阳市裕达机械有限公司

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对环模制粒机主轴轴承的分析.
 
前言
滚动轴承在使用过 程中按照轴承外圈工作条件的不同可以分为:外圈相对于载荷方向静止和外圈相对于载荷方向旋转。对于后者,轴承内圈相对于载荷方向静止,转动载荷作用在轴承 外圈。环模制粒机转子的轴承为该转动形式,如图1所示为环模制粒机的转子组件示意图,1转子、2主轴、3轴承,其中,主轴静止,转子在动力作用下旋转,转 动载荷作用在轴承外圈。对于该传动形式的轴承通常其外圈与外壳采用紧配合即过盈配合。
环模制粒机在使用过程中其转子轴承出现的温升过高、噪音、轴承磨损严重及寿命短等现象,滚动轴承内、外圈的配合和径向工作游隙对此有很大的影响。以下对滚动轴承内、外圈的配合和径向工作游隙进行分析。
1 配合
1.1轴承外圈与外壳孔的配合
轴承外圈与外壳孔 的配合为过盈配合,但选用较小过盈量安装时,外圈受载荷旋转时,轴承滚动体与滚道产生磨擦,轴承和外壳都要受热膨胀,但由于膨胀系数和散热速度的不同,当 外壳膨胀程度大于轴承外圈时,过盈量会减小,轴承外圈和外壳孔间会产生沿圆周方向有害的相对滑动,这种现象称为蠕变现象,一旦发生蠕变,在配合面上就会发 生明显的磨损和轴承外圈或外壳损伤。因此,轴承外圈与外壳孔的配合必须满足最小过盈量Ymin
另外,过盈量也不宜过大,轴承在工作负载的作用下,而引起轴承径向游隙减小,游隙减小会引起轴承发热,温度升高,同时,过盈量偏大也会给轴承的安装和拆卸带来困难,因此,根据所受载荷情况选择适当的过盈量。
1.2轴承内圈与轴的配合
通常轴承内圈与轴配合为间隙配合,配合间隙的大小取决于轴承所受载荷、轴承外圈与壳孔的配合以及轴承游隙的选择。同时,内圈与轴的配合也会影响轴承径向工作游隙。
2径向工作游隙
游隙是滚动 轴承配合的一个重要的参数,它直接影响轴承的载荷分布、振动、噪声、磨损、温升、使用寿命和机械运转精度等技术性能。轴承基本额定动负荷是随着游隙大小而 变化的。工作游隙过大,受力的滚动体个数减少,轴承承载能力会降低,滚动接触面应力增大,轴承的运转精度下降,振动和噪声增大,轴承使用寿命缩短;工作游 隙过小,会引起轴承发热,温度升高,甚至使轴承在运转过程中发生咬死现象。
滚动轴承径向工作游隙的影响因素:
6)        轴承外圈与外壳孔为过盈装配,因此,在配合面处产生装配应力,外圈发生弹性变形外圈内滚道向内收缩,从而引起径向游隙减小;
7)        工作负载作用下,转动载荷作用在轴承外圈,径向力使外圈产生弹性接触变形而收缩,从而引起径向工作游隙减小;
8)        轴承工作时因温度升高对径向工作游隙的影响,温度升高使得轴承内圈发生膨胀,使得径向工作游隙减小;轴承外圈和外壳都要受热膨胀,但由于材质的不同使得膨胀系数不同,以及散热速度影响二者膨胀程度,外圈膨胀小与外壳,径向工作游隙减小,反之,径向工作游隙增大;
9)        轴承在运行时,润滑脂会在滚动体与内、外圈形成弹性流体动压油膜承担负载,油膜厚度的存在会使径向游隙减小,动压油膜厚度跟润滑脂的粘度有关。
3.实例应用
某型号环模 制粒机,主轴轴径d,外壳内孔径D,轴承为SKF球面滚子轴承,轴承标准游隙95~145μm,主轴轴径d的上偏差0,下偏差-25μm,外壳内孔径D的 上偏差-14μm,下偏差-60μm。轴承外圈与外壳内孔为过盈配合,轴承内圈与轴的配合为过渡配合,设备在使用过程中,会出现轴承温升过高,轴承使用寿 命短等现象。对转子主轴轴径d的公差带作了修正,改为间隙配合,情况得到改善,轴承温升在正常范围,轴承运转正常。
原因分析, 由于初始轴承外圈与外壳孔为过盈配合,内圈与轴为过渡配合,轴承在工作负载作用下,径向力使外圈产生弹性接触变形而收缩,从而引起径向工作游隙减小;内圈 在径向力作用下产生收缩变形,径向工作游隙增大,但由于最初为过度配合,变形很小,径向工作游隙增加量很小,此时径向工作游隙小于轴承正常运转所需的最小 游隙,因此,出现轴承温升过高现象。增大轴承内圈与轴径配合间隙后,内圈在径向力作用下产生收缩变形,径向工作游隙增大,此时径向工作游隙满足轴承正常运 转所需的最小游隙,当轴承经过一段时间的运行磨合,使轴承内、外圈轴的温度相对稳定,径向工作游隙也随之稳定,最终轴承达到稳定运行。因此,选取合适的轴 承内圈与轴径配合间隙大小对环模制粒机转子轴承的正常运是十分必要的。
4结论
滚动轴承内、 外圈的配合选取和径向工作游隙大小对环模制粒机转子轴承的正常运行起很重要作用,以上影响因素间存在相互影响,因此在做类似结构设计时,根据轴承的承载情 况,确定合适的轴承径向游隙大小,要综合考虑轴承内、外圈在过盈配合安装以及径向力作用下的弹性变形,温升引起的轴承内、外圈及外壳的膨胀,动压油膜厚度 等因素对轴承径向游隙的影响,选取合适的轴承外圈与壳孔的配合、轴承内圈与轴的配合。
环模的选用、使用和维护应考虑什么
 

国民经济的增长,人民生活水平的提高,市场对各种饲料的需求不断上升,饲料厂 对颗粒机主要易损件——环模的需求也不断增长,其质量的好坏直接影响饲料生产者的生产成本和饲料颗粒品质。据不完全统计,环模损耗费占整个生产车间的维修 费的30%以上,饲料颗粒品质的好坏更是对饲料的销售产生极大的影响。可见,如何对环模进行正确选用、合理使用和有效的维护对饲料生产者来说是极关重要 的。
环模是一种多孔性环形易损件,壁薄,模孔密布,装配尺寸精度高。工作时,饲料在旋转的环模及压辊的挤压下,从内壁通过模孔向外成条状挤出,再由切刀切成所需长度的颗粒。下面对环模选用、使用及维护作些浅析,以供大家参考。

一、环模的选用

环模一般由碳钢或合金结构钢,或者不锈钢经锻造,机加工、钻模孔及热处理等工 序制做而成。目前,国内市场流行的环模有高有低,其主要原因是在选材、工序选用和控制等方面的不同造成的。国内一些小厂生产的环模主要由碳钢或合金结构钢 经锻造,麻花钻钻削模孔,再经普通热处理加工而成。这样的环模在生产过程中通常出现这样或那样的问题,如新模装机需经长时间的洗模工序,能耗高,产量低, 颗粒品质差及爆模等现象。另外还有一个更为严重的问题就是使用寿命低,不耐磨,据一项调查显示,利用这些环模生产的饲料中铁含量较高,从而极大影响了饲料 的配方,这一结果主要是由环模的耐磨性差所造成的。
市场经济的不断发展,中国世贸组织的加入,只有价廉物美的饲料才具有市场竞争力。对于饲料生产者来说,降低生产成本和提高饲料颗粒品质是迫切需要的,而这 些品质的高低很大程度上由环模的品质进行根本保证。根据环模的工作状况,饲料生产者应选用那些选材合理、设备先进及工艺合理的生产厂生产的环模。应选用不 锈钢制环模,环模选用不锈钢锻坯,是环模使用寿命高的本质保证;应选用经枪钻加工的模孔,利用多工位枪钻对模孔进行加工,能保证模孔光滑,不会形成歪孔 (即模孔中心线与环模圆周中心线不同轴),从而达到环模出料快,颗粒品质好(颗粒表面光滑,颗粒均匀,饲料粉化率小等)等特点;应选用经真空热处理的环 模,对环模进行真空热处理是对前几工序加工品质的进一步保证,它保证了环模材料的高耐磨性、高强度,以及对模孔的光滑度进行了有效的保护(避免了模孔的氧 化)。
综上所述,合理选用优质的环模是饲料生产者降低生产成本、提高颗粒品质的关键。

二、环模的使用

首先,在选用优质环模的前提下,应根据生产饲料品种、配方及产量选用合适的模 孔形式、开孔率及压缩比(压缩比=模孔的有效长度/模孔直径)。一般来说,直形孔和阶梯形孔适于加工配合饲料;外锥形孔适合加工脱脂糠等高纤维的饲料;内 锥形孔宜加工草粉料类比重轻的饲料。在保证环模强度的前提下,尽量提高环模的开孔率,对于有些品种的饲料,在保证合理压缩比的条件下,环模过于壁薄,以致 环模强度不够,生产中会出现爆模现象,此时应当在保证模孔有效长度的前提下,增加环模的厚度和增开减压孔。通常来说,含谷物高的配合饲料宜选8-12.5 之间的压缩比;热敏感饲料及尿素饲料宜选用5-8之间的压缩比;含天然蛋白质高的浓缩饲料适于选用5-11之间的压缩比;奶牛配合饲料适宜选用7~15之 间的压缩比。另外还可以在考虑饲料基本配方后,依据生产者自己要求的饲料品质调整具体的压缩比,比如选用稍低的压缩比对于增加产量、降低能耗、减轻环模的 磨损等有利,但是这样一来将会降低饲料的品质,如颗粒不够结实,外观松散长短不一,饲料的粉化率高,反之,则对颗粒品质有利(颗粒外观光滑而有光泽,粉化 率小),但会增加产品的生产成本。
其次,环模与压辊之间工作间隙合理与否对环模的有效使用具有重要影响。一般来说,环模与压辊之间的间隙为0.1-0.3之间,以实践经验来说,用手扳动环 模旋转的同时,压辊达到似转非转的状态为佳。那么,如何调整环模与压辊之间的间隙呢?通过我们的实践经验得知,当新模装机后,首先,松动压辊调节螺栓将压 辊调整到压辊外圆面紧靠环模内圆面的状态;其次,依次调整压辊偏心轴使各压辊与环模之间间隙适当,预紧调节螺栓,扳动环模,逐步调节间隙,使压辊达到似转 非转的工作状态,最后紧固调节螺栓。当新模装机时,通常要求环模与压辊之间间隙比您所需要的稍大,这有利于新环模与旧辊之间的平稳过渡,等新模与旧辊完成 一定的磨合期以后,可以将间隙调整到您所需要的间隙。在使用中,都是保环模而牺牲压辊,因为环模的价格是压辊价格的十几倍甚至几十倍,所以在使用中,在选 用合理间隙的情况下,压辊的硬度不能太高,也就是说,压辊的耐磨性不能比环模的耐磨性高。
环模在生产过程中,对所使用的物料要求进行必要清理,避免物料混有大块砂石、砂粒、铁块、螺栓及铁屑等硬颗粒。因为这些夹杂加速了环模的磨损,而且大量的、大硬夹杂将造成环模多次受力,使环模产生疲劳,当某次受力超过环模的强度极限时,环模将出现爆模现象。
最后,操作者在新装或更换环模时,对于通过锥面装配的环模来说,新装模时,要求避免造成锥面的碰伤及刮伤,并对其锥面及其配合传动轮缘锥面进行必要清理, 涂油装配。更换环模时,拆卸,不碰伤及刮伤锥面,涂油保护。对于经常需更换环模的颗粒机来说,要求定期对传动轮缘进行检查,防止其过度磨损而导致模具定心 销的断裂,因为过度的磨损将会影响环模与轮缘之间的配合,配合不紧,当环模工作时将对模具定心销产生剪切力而导致断裂,当产生这种情况后,千万不要误认为 是销的强度不够而换成高强度的销,最终只能导致环模损坏和安全销经常性的断裂。因此,对环模的配合锥面及配合的传动轮缘的锥面进行保护和定期的检查是相当 必要的。对于抱箍式装配的环模来说,对其装配面及其配合的元件的保护与检查也是相当必要的。当压辊使用一段时间后,会出现磨损现象,影响了与环模的配合精 度,从而影响了环模的生产产量,应对其进行必要的修理或更换新的环模。

三、环模的基本维护

俗话说,磨刀不误砍柴工。对环模进行合理的维护保养是环模经济、有效使用的一部分。
在生产过程中,操作者经常发现,环模在使用过程中,通常会出现堵塞、磨损、封口及内翻等现象,这时,如果不对其进行必要维护,将造成产量降低,能耗增加,甚至不出料等现象。此时,对环模进

行基本维护的方法是,先将环模工作内圆面进行磨平,然后进行倒角。
当更换环模时,要求趁热模将含油物料充填模孔,以便下次生产时使环模达到最佳状态。
综上所述,只有对环模进行正确选用、合理使用和有效的维护,才能降低成本,提高效率,创造颗粒品质,增强产品市场竞争力,迎接挑战,为企业创造更多的经济效益。
 

颗粒饲料机的常见故障及排除方法

故障现象

一 . 产量过低(甚至不出粒)


故障原因

1 . 平模初次使用模孔光洁度差;2 . 物料含水率过高或过低;3 . 压辊与平模间隙过大;4 . 压辊或平模磨扣严重;5 . 三角带打滑或老化。

排除方法

1 . 用含油料研磨润滑,工作一段时间产量即提高; 2 . 调节物料含水率;3 . 调整压紧螺栓;4 . 张紧或更换三角带

二、  颗粒中含粉过多
 故障原因

1 . 含水率低;2 . 平模过度磨损、厚度过小。

排除方法

1 . 提高含水率;2 . 更换亲平模。

三、  颗粒表现粗糙

故障原因  

排除方法 

1 . 含水率高;2 . 平模初次使用。

排除方法

1 . 降低含水率;2 . 用含油料反复研磨。

四、响声异常

故障原因

1 . 落入硬质杂物;2 . 轴承损坏;3 . 零部件松动。

排除方法 

1 . 停机清除异物;2 . 更换轴承;3 . 紧固零部件。

五、突然停车

故障原因  

1 . 负荷过大(甚至保险丝熔断);2 . 有异物进入腔内。


1 . 适当加大压辊与平模间隙更换保险丝;2 . 停机清除异物。

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