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ZWZ轴承在矿用卡车上的应用分析(一)

近年来,在国际能源供应紧张的背景下,我国加大了对以风能为代表的新能源领域的投资,新能源的产出逐步增加。然而,长期以来,我国以煤炭为主的能源结构仍将延续。与露天采煤和井下采煤相比,具有生产率高、事故率低、设备维护保养方便的目的。无论是在国内还是国外,大力发展露天开采都是大势所趋。煤矿卡车是露天采矿所必需的重要设备之一,也将迎来一个非常光明的未来,开发露天采矿。
    ZWZ瓦轴承生产的圆锥滚子轴承在矿山货车上已有数十年的应用历史,积累了相当丰富的应用经验。本文对矿车使用圆锥滚子轴承应注意的问题进行了简单的分析,希望矿车设计者和使用者能够更好地选择和使用ZWZ瓦轴轴承,提高矿车的可靠性。
    决定圆锥滚子轴承性能的因素除系统设计匹配和安装调整外,主要有三个:1)轴承材料2)轴承滚道粗糙度3)轴承滚道表面改性。在下面的详细分析中,详细讨论了在选择轴承的三个方面应考虑的因素。
      一、轴承的材料
    在考虑轴承材料时,主要考虑两个方面:钢的纯度和钢的热处理工艺。
    当瓦轴轴承处于正常运行状态时,当座圈表面出现6mm2的剥落时,我们认为轴承不工作,轴承运行的时间是其疲劳寿命。轴承钢剥落的主要原因是轴承钢中存在非金属夹杂物。在轴承的操作过程中,非金属夹杂物会使钢内部应力集中,产生薄缺陷,随着轴承的日新月异运行,薄夹杂物逐渐发展为细小的裂纹,最终将滚道表面剥离。所以钢的纯度对轴承是非常重要的。夹杂颗粒体积越小,钢中颗粒数量越少,裂纹的概率越小,轴承的疲劳寿命越高。
    随着现代冶炼技术的发展,一流品牌的轴承制造商在轴承钢的纯度上达到了相当高的水平。除了符合ISO和ABMA标准的轴承材料外,它们还将由更清洁的钢制成,以提高轴承在高负荷下的可靠性。在矿井卡车中的轮毂轴承应用的情况下,轴承载荷非常高。以200吨载荷为例,车辆满载后,分别采用350吨和120吨左右的单边后轮轮毂轴承。因此,如果选择标准材料的轴承,其尺寸将非常大。为了尽可能减小轮毂尺寸,使设计更加紧凑,在这种位置经常使用高纯度、高精度材料的轴承。即使是这样,轴承的内径约为500mm。
    除了轴承钢的纯度外,轴承的热处理工艺对ZWZ轴承的性能也有相当大的影响。市场上的轴承有两个热处理过程:全淬火和表面渗碳。全硬化热处理的原材料是高碳钢。经全硬化热处理后,钢的内外硬度达到58-64hrc。拉应力产生在钢的表面。当冲击载荷较大时,很容易产生裂纹,甚至直接产生裂纹。渗碳热处理以低碳钢为原料,采用表面渗碳工艺,材料表面硬度58~64 HRC,耐磨,内软30~35 HRC,材料表面承受压缩应力,冲击载荷缓冲,降低了冲击裂纹的可能性。
    矿用汽车用圆锥滚子轴承主要用于桥梁束和车轮端部,这些部位的工作条件非常恶劣,经常伴随着冲击载荷和重载。除了铸件本身不能避免由于油封的可能失效而产生磨粒和外部污染的事实之外,这些是轴承本身的大测试。在磨粒和重载情况下,轴承滚道表面不可避免地会产生凹坑。如果选用完全硬化的轴承,在脆性材料和表面拉应力的双重作用下,凹坑会迅速发展,使ZWZ轴承在达到疲劳寿命前失效。选择渗碳轴承时,由于材料的韧性和表面压力应力,材料不易膨胀,使轴承仍能达到较好的疲劳寿命。瓦轴公司通过实验模拟了在滚道表面损伤条件下,全硬化瓦轴轴承和渗碳轴承的寿命比较。结果表明,表面渗碳轴承比完全淬火轴承具有更高的疲劳寿命。基于上述原因,在选择矿车使用的轴承时,应尽可能多地选用渗碳轴承。

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