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轴承拆卸技术的干货分享

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来源:铁姆肯公司

  轴承在运行一段时间后,难免会有维护或者损坏更换的需求。如何准确又快速地拆卸轴承也是有很多技巧和学问的。本文收纳了来自铁姆肯公司资深服务工程师的多年经验总结,干货满满。

  安全第一

  任何操作都需以安全为前提,轴承拆卸也不例外。轴承在使用末期极可能会发生一定的磨损,在这种情况下如果拆卸方法不当,外力施加不合理,极可能导致轴承破碎导致金属碎块飞溅带来危险。强烈建议在轴承拆卸操作时加一个防护毯遮挡以保障操作安全。

  轴承拆卸的分类

  在支撑尺寸设计正确的情况下,对于间隙配合的轴承,只要不是过度使用导致变形或锈蚀并卡在与之配合的零件上,方向对正就可以进行拆除。而在过盈配合情形下合理的拆卸轴承则是轴承拆卸技术的核心所在。轴承过盈配合分为内圈过盈和外圈过盈,下文将针对此两种情形分别介绍。

  一、轴承内圈过盈,外圈间隙配合

  (一)圆柱形轴

  正确的轴承拆卸离不开工具的使用。对于小尺寸的轴承,常规工具是拉拔器。拉拔器分为两爪和三爪的两种,有螺纹与液压之分。

  螺纹拉拔器是比较传统的工具,其操作是将中心螺杆对准轴的中心孔,在轴的中心孔涂抹少量油脂润滑,将勾爪钩在轴承内圈的端面,用扳手扭转中心杆就可以将轴承拔出。液压拉拔器则采用了液压装置代替螺纹,加压时中间的活塞不断伸出,轴承就会不断的被拉出,比传统的螺纹拉拔器更加快速且液压装置可以快速回退。

  在某些设计中,轴承内圈端面和其他部件的距离较小,不具备传统拉拔器爪子的操作空间,这时可以采用两片式夹板(如下图),选择合适尺寸的夹板,分散拆卸压力。夹板局部可以做的比较薄,从而深入狭窄空间。




 ▲拉拔器的操作

  当有较大批量的小尺寸轴承需要拆卸时,也可以采用快速拆卸的液压装置(如下图)。


▲快速拆卸液压装置

  对于铁路车辆车轴整体式轴承的拆卸,还有专用的移动式拆卸装置。


▲移动拆卸装置

  当轴承尺寸加大时,拆卸轴承所需的力也随之增大,通用的拉拔器无法适用,需要设计专门的工装进行拆卸。可以根据轴承克服过盈配合所需的安装力来预估拆卸所需的最小力,计算公式如下:

F=0.5*π*u*W*δ*E*(1-(d/d0)2)

  F=力(N)

  μ=内圈与轴的摩擦系数,一般取0.2左右

  W=内圈宽度(m)

  δ=过盈配合量(m)

  E=杨氏模量2.07x1011(Pa)

  d=轴承内径(mm)

  d0=内圈外滚道中间直径(mm)

  π=3.14

  当拆卸的力大到无法用普通方法拆除,且常规方法产生的拆卸力很可能损坏轴承时,一般会在轴的末端设计一个油孔,油孔延伸到轴承位置再径向贯通到轴表面,并加上一个环形槽,在拆卸时使用液压泵从轴端加压使内圈膨胀,减少拆卸力。

  当轴承尺寸过大,单纯的硬拉拔式已经无法进行拆卸时,就需要使用加热拆卸法。操作之前需要准备完备的工具,例如千斤顶,高度尺,吊具等等。加热拆卸的操作方法是直接把线圈缠绕到内圈的滚道上来加热使其膨胀,使轴承很轻松的拆卸下来。滚子可分离的圆柱轴承也适用相同的加热法。此方法可以无损伤的拆卸轴承。


▲加热拆卸法

  (二)圆锥轴

  由于圆锥轴承的内圈两个端面的面积显著不同,通常对轴承内圈的大端面加热进行拆卸。使用柔性线圈中频感应加热器,通过快速加热轴承内圈使其和轴产生足够的温差,从而将轴承内圈拆卸下来。由于圆锥轴承成对使用,拆下一个内圈后,另一个内圈必然可以暴露加热。如果轴承内圈的配置在大端面处于无法加热的位置,则需将保持架破坏,取下滚子,使内圈本体暴露出来,直接将线圈置于滚道上来加热。


▲柔性线圈中频感应加热器

  加热器加热温度的设置须不超过120摄氏度,因为轴承拆卸需要的是快速的产生温差和操作的过程,而不是温度。如果环境温度很高或者过盈量非常大,温差不足时,可以利用干冰(固态二氧化碳)作为辅助手段,将干冰置于空心轴的内壁以快速降低轴的温度(如此大规格的工件一般是),从而增大温差。

  针对锥形内孔轴承的拆卸,在拆卸之前不要把轴末端的夹紧螺母或机构完全取下来,仅调松即可,避免发生轴承掉落事故。

  大尺寸的锥形轴的拆卸需要借助拆卸油孔。以Timken®轧机锥形内孔四列圆锥轴承TQIT为例,轴承内圈分为三个部分,两个单列内圈和中间的一个双内圈,在轧辊的末端有三个油孔,分别对应标识1,2,3,其中1是对应着最外面的内圈,2是对应中间位置的双内圈,3对应着最里面直径最大的内圈。拆卸时按序号顺序进行拆卸,分别递进对1、2、3孔进行加压。全部完成后行车可以吊起轴承时,再拆下轴末端的铰链环,轴承拆卸完毕。

  二、轴承外圈过盈配合

  在轴承外圈有过盈配合的情形下拆除轴承的前提是外圈挡肩直径不能小于轴承要求的支撑直径,可以采用如下图所示的拉拔工具示意图来拆卸外圈。


  若某些应用外圈的挡肩直径要求完全覆盖,那么在设计阶段应考虑以下两种设计方案:

  •可以在轴承座的台阶处预留两个或者三个槽口,使拉拔器爪子有着力点方便拆卸。

  •在轴承座的背面设计四个穿透螺纹孔到达轴承端面,平时可以用螺堵密封,拆卸时换为长螺钉,拧紧长螺钉来渐渐将外圈顶出。

  当轴承较大或者过盈量大时,也可采用柔性线圈感应加热法。通过加热箱体外径进行拆卸。箱体的外表面需规则平整,防止局部过热。箱体的中心线要垂直于地面,必要时用千斤顶辅助。

  以上是针对各类情况的轴承的拆卸方法的概括介绍。因轴承种类繁多、应用广泛,拆卸过程和注意事项也各有不同。针对您的需求,欢迎随时咨询铁姆肯公司的工程技术团队。我们将凭借专业的知识及技术为您解决各类问题。相信通过掌握正确的轴承拆卸方法,您可以有效地针对轴承进行保养和换装,提高设备运行效率。