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　　摘　要：對HWD100-40型螺桿泵軸承、同步齒輪故障進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
　　關(guān)鍵詞：雙螺桿泵：齒輪：球軸承：軸向力：潤滑
　　山東石大科技集團(tuán)有限公司勝華教學(xué)實(shí)驗(yàn)廠在2006年的夏季生產(chǎn)裝置大檢修時(shí)考慮到螺桿泵的量穩(wěn)節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，在對常減壓車間的燃料油系統(tǒng)改造過程中，采用黃山泵業(yè)的HWD100-40型螺桿泵。改造完成后，此螺桿泵運(yùn)行一直比較平穩(wěn)，在第二十八天，此泵出現(xiàn)雜音，軸承處的溫度有所上升，兩天后雜音變大，維修車間對此螺桿泵進(jìn)行了拆檢維修。拆檢發(fā)現(xiàn)：同步齒輪出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象，齒輪箱內(nèi)有大量的鐵屑沉積，一對雙列角接觸球軸承，一只保持架已經(jīng)破裂，滾動(dòng)體脫落，另一只游隙變大，晃動(dòng)軸承有明顯的響聲，兩只軸承都已經(jīng)報(bào)廢。
　　作為特護(hù)設(shè)備，機(jī)修車間對此次故障進(jìn)行了分析。在查找故障原因時(shí)發(fā)現(xiàn)齒輪箱的油標(biāo)的位置偏低，潤滑油加到1/2的位置時(shí)，剛剛浸到軸承外圈，所以判斷為潤滑油油位過低，靠近螺套的雙列角接觸球軸承得不到很好的潤滑，導(dǎo)致?lián)p壞。軸承損壞后軸向力由起同步作用的斜齒輪承受，發(fā)生急劇磨損Z終齒輪發(fā)生斷裂并產(chǎn)生噪音。維修車間維修裝復(fù)后，要求生產(chǎn)車間提高潤滑油的油位。此泵在投用二十天左右后，再次出現(xiàn)相同的故障，拆泵維修發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象同上，于是對齒輪、軸承磨損較快、壽命短的故障現(xiàn)象進(jìn)行了深入分析。
　　（1）齒輪磨損較快，出現(xiàn)斷齒。首先是齒輪輪齒的加工精度（接觸精度）及加工工藝達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，其次是齒輪的熱處理工藝不符合要求，從而大大降低了輪齒的強(qiáng)度，造成斷齒現(xiàn)象。
　?。?）軸承壽命短、磨損嚴(yán)重，特別是螺套側(cè)的雙列角接觸球軸承。對拆下的軸承進(jìn)行切割，切割后的軸承如圖1所示。從圖中可以看出，滾動(dòng)體已經(jīng)變色脫皮，滾道上有明顯的凹坑，分析其主要原因有以下幾個(gè)方面：
　?。╝）螺套端的雙列角接觸球軸承（3207）損壞比較嚴(yán)重。從圖片可以看出，此軸承的損壞屬于接觸疲勞失效。接觸疲勞失效系指軸承工作表面受到交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的材料疲勞失效。接觸疲勞失效常見的形式是接觸疲勞剝落。接觸疲勞剝落發(fā)生在軸承工作表面，往往也伴隨著疲勞裂紋，首先從接觸表面以下Z大交變切應(yīng)力處產(chǎn)生，然后擴(kuò)展到表面形成不同的剝落形狀，如點(diǎn)狀為點(diǎn)蝕或麻點(diǎn)剝落，剝落成小片狀的稱淺層剝落。剝落面逐漸擴(kuò)大時(shí)往往向深層擴(kuò)展，形成深層剝落。深層剝落是接觸疲勞失效的疲勞源。分析認(rèn)為此泵的設(shè)計(jì)沒有平衡軸向力的措施，所有的軸向力完全由雙列角接觸球軸承來承受，導(dǎo)致軸承的受力條件惡劣，所以在此工況下軸承的選型滿足不了平衡軸向力的要求。
　?。╞）雙列角接觸球軸承（3207）因設(shè)計(jì)在齒輪箱的近螺套端，離裝滿機(jī)油的齒輪箱側(cè)較遠(yuǎn)，同時(shí)油標(biāo)的設(shè)計(jì)位置較低，按照1/3～1/2的油位標(biāo)準(zhǔn)加油，機(jī)油無法浸到軸承。此外軸承箱空間比較小，加之軸上設(shè)計(jì)了定位套，也降低了機(jī)油的循環(huán)流動(dòng)，使軸承產(chǎn)生的熱量無法通過潤滑油帶走。
　?。╟）所輸送的燃料油的溫度較高，蒸汽加熱后溫度可以達(dá)到120℃左右，平時(shí)從軸承箱外側(cè)測軸承處溫度85℃～95℃，已經(jīng)超出軸承正常運(yùn)行的溫度范圍，軸承始終在惡劣的工況下工作。
　?。╠）齒輪和軸承共用一個(gè)潤滑腔，齒輪上磨下的鐵屑會(huì)隨著機(jī)油進(jìn)入軸承的滑道，造成滾珠的磨料磨損。
　　針對以上的故障原因分析采取如下的解決措施：
　?。?）合理地選用齒輪材質(zhì)，改善齒輪的加工工藝及熱處理工藝。要提高齒輪精度，除了機(jī)床、刀具要提高精度外，還需要盡量減小對刀誤差，采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償方法使加工出來的齒輪接觸精度在7級以上，以保證齒輪的接觸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度；對齒輪毛坯要求必須正火處理，以達(dá)到便于切削加工、組織均勻、消除鍛造內(nèi)應(yīng)力的目的，同時(shí)齒輪還必須經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，這可以使齒輪具有較高的綜合機(jī)械性能，提高齒輪心部的強(qiáng)度和韌性，使齒輪能承受較大的彎曲應(yīng)力和沖擊力；Z后齒輪還需要高頻淬火及低溫回火，這是決定齒輪表面性能的關(guān)鍵工序，感應(yīng)加熱表面淬火可以在工件表層得到極細(xì)的“隱晶馬氏體”組織，從而提高齒輪表面硬度和耐磨性，并使齒輪表面有壓應(yīng)力存在而增加抗疲勞破壞的能力。
　　（2）改變雙列角接觸球軸承的安裝位置。讓其安裝在近齒輪側(cè)，這樣一方面遠(yuǎn)離溫度較高的泵腔，使其所處的環(huán)境溫度降低，同時(shí)靠近齒輪的潤滑油腔，改善雙列角接觸球軸承的潤滑條件，使其得到更充分的潤滑。
　?。?）將軸承座設(shè)計(jì)成雙層結(jié)構(gòu)，增加水冷卻系統(tǒng)，吸收軸承產(chǎn)生的熱量，降低潤滑油腔的溫度，為軸承和齒輪提供良好的工作環(huán)境。
　　（4）對軸承需承受的軸向力重新進(jìn)行校核，軸承需要重選，同時(shí)泵的外形尺寸也須重新設(shè)計(jì)。考慮到成本，采取減小軸向力的措施來改善軸承的載荷狀況，將出入口位置互換，即出入口的位置如圖2所示，螺套的右側(cè)由低壓側(cè)變?yōu)楦邏簜?cè)，軸向力也由向右變?yōu)橄蜃?。由于螺套的右端與軸相連，受力面積要小于左端，因此產(chǎn)生的軸向力有所減小。經(jīng)過核算，軸向力可減小30%左右，所選軸承可以滿足載荷要求。
　　（5）軸承和齒輪共用同一個(gè)潤滑腔，如果單獨(dú)設(shè)計(jì)潤滑腔，不僅增加了泄漏點(diǎn)，同時(shí)加工難度上升，螺桿泵的成本也會(huì)隨之上升。因此選擇在不改變原先設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過在油腔下側(cè)的放油絲堵上安裝強(qiáng)力磁性吸鐵棒的方法來吸附齒輪磨下的鐵屑，并在定期更換機(jī)油時(shí)對磁性棒進(jìn)行清理。
　?。?）提高裝配精度。齒輪的裝配精度對齒輪的工作性能有很大影響，裝配時(shí)必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，裝配中應(yīng)達(dá)到如下要求：① 在安裝軸時(shí)，必須嚴(yán)格控制齒面間隙；在裝配齒輪時(shí)，應(yīng)保證主動(dòng)軸在兩個(gè)方向輕微轉(zhuǎn)動(dòng)而從動(dòng)軸不會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，否則，必須對齒輪進(jìn)行調(diào)整，使齒面間隙符合工作性能的要求；② 齒輪安裝調(diào)整好后，必須將齒輪和定位盤同步鉆孔，然后用銷釘定位，這樣在以后的維修中不必重復(fù)對齒輪的調(diào)整工作。
　　通過改進(jìn)，HWD100-40型螺桿泵軸承的使用性能得到了明顯的改善，使用壽命提高，為常減壓車間燃料油系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供了有力的保障。
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