庞广生（泰山索道，山东泰安 271000）



客运索道大轮轴承寿命解析

庞广生
（泰山索道，山东泰安 271000）

【摘要】大家知道，在我们日常生活和现代化生产中，轴承是必不可少的一种机械零件。小到冰箱、洗衣机、吸尘器，大到汽车、火车、飞机、以及工厂的机械电气化生产设备，几乎所有作旋转运动的设备都离不开轴承。没有轴承，我们的生活和生产将陷入瘫痪状态。本文阐明了轴承寿命的概念，并对索道大轮轴承寿命进行了实例分析和计算，得出科学的轴承寿命理念。

【关键词】点蚀 额定寿命 作用力与反作用力

作为风景旅游区运载游客的现代化客运索道设备，轴承更是无处不在，如主电机、辅助电机、冷却风扇、减速机、驱动轮、回转轮、托压索轮、导向轮等等都离不开轴承，索道运转状况的好坏和轴承具有直接的、密切的关系。而驱动轮、回转轮（单循环客运索道）是驱动系统将动力传递到钢丝绳的最后一级，也是车厢及钢丝绳的支撑，巨大的钢绳张力是通过轴承传到设备基础上的，大轮轴承损坏将直接导致索道无法正常运转。大轮轴承所受静载荷和动载荷是非常大的，如能正确分析和计算其寿命，及时发现故障预兆并及时更换，对索道运营具有重大的经济效益和社会效益。下面仅以泰山Ⅲ索的回转轮轴承23064（上轴承）为实例进行较为简单的寿命的分析和计算，希望能给同行们提供一个分析估算大轮轴承寿命范例。

1 轮轴、轴承组结构及受力分析

轴承组共两个轴承，23064和23964，属3000系双列球面（鼓形）滚子轴承，也叫自动调心轴承，允许轴承内外圈轴线偏斜2-3度。回转轮结构及受力情况、转轴受力情况如图1所示。

整个回转轮所受力有张紧小车即液压缸拉力T11、T22，朝上站方向；钢丝绳拉力T12、T21，朝下站方向；张紧小车对回转轮的支撑力N1、N2，沿轴向；轮子及轮轴重量G1，因整个轮子与水平方向有4°夹角，所以G1与回转轴线夹角也为4°。再对回转轮轮轴进行受力分析：张紧小车即液压缸拉力T11、T22，朝上站方向，等同于回转轮所受力T11、T22；钢绳拉力通过轴承传递给轮轴转化为向下站方向垂直于轴线的压力R1、R2；还有就是自身的重力G2。根据作用力与反作用力理论，张紧小车通过轮轴、轴承把作用力传递给回转轮，钢丝绳通过轴承把作用力传给轮轴，意即轴承所受径向力为R1（23064）、R2（23964），而轴承所受轴向力就是回转轮轮彀重力G3在轴向的分力，平行于轴线向下。

假设索道匀速运转，张紧小车处于静止位置，根据力学原理则有：

T11+T22+G1Sin4°=T12+T21（轮轴组件） （1）

T11+T22+G2Sin4°=R1+R2（轮轴） （2）

R1xa=R2xb （轮彀；a，b参照图1） （3）

已知液压张紧力T11+T22=470kN，忽略重力的分力，并计算a，b则有

R1+R2=470kN （4）

R1（138-46-121/2）=R2（46+121-138+205+91/2），即

31.5 R1=279.5 R2（5）

由式（4-5）可计算出R1=422.4kN，R2=47.6kN

假设轮彀重力全部由轴承23064支撑（这样可使轴承处于最不利的受力条件下），则有轴承轴向力A=G3Cos4°，取轮彀重量为G3=30kN，A=30Cos4°=29.9kN。

2 寿命计算

轴承寿命计算公式是：

Lh=16667（C/P）ε/n小时，C是轴承的额定动载荷，就是当轴承所受载荷恰好为C时，其额定寿命是106转。对于23064，C=1380kN，ε为指数，对于滚子轴承，ε=10/3，n为轴承转速，假设索道运转平均速度为3m/s，而回转轮直径为4.8m，则n=3x60/（4.8π）=11.9rpm。P是轴承所受当量动载荷，P=fp （XR+YA）。其中R为轴承径向载荷，由以上受力分析可知R=R1=422.4kN。

A为轴向载荷，由以上知A=29.9kN。X为径向载荷系数，Y为轴向载荷系数，由手册查知对于23064，e=1.5tgα=0.26（α为轴承接触角，既滚动体与外圈滚道接触点处的法线与半径方向的夹角），而A/ R=29.9/422.4=0.071＜e=0.26，所以根据系数规则X=1，Y=0.45ctg α=2.6。fp为载荷系数，这是根据轴承的工作情况（比如冲击及惯性力等）而取的一个经验值，在此取fp=1.2。

将以上各值代入寿命公式可得：

Lh=16667（C/P）10/3/n=16667｛1380/［1.2x（422.4+2.6x29.9）］｝10/3/ 11.9=22473小时

由此可见回转轮轴承23064寿命是22473小时，当然这都是在正常的工作环境和科学的维护保养前提之下的寿命，也就是计算寿命，有90%的可能性轴承在此时间后还能继续工作。

有句话叫“谋事在人，成事在天”，也许在此不是很恰当，但我们必须以科学的态度对待问题，谁也不敢说这个轴承到底能工作多长时间，我们所能做的就是多观察，认真维护保养，及时备件，减少人为因素而造成的失效和损失。

参考文献：

［1］张磊磊.客运索道托、压索轮的维修改制探讨［J］.硅谷，2013（20）.

［2］刘英林.华山西峰客运索道通过验收［J］.中国工程咨询，2013（03）.