赵杨　孙继红

【摘 要】本文针对海水泵磨合试验后出现的转子划伤现象，从产品的结构、工作原理以及零件加工过程入手进行分析，提出可能造成转子划伤的几种情况，并有针对性的进行排查验证。认为造成转子划伤的主要是由于轴承制造过程中热处理变形造成轴承两侧卷边孔局部出现高点，工作时与转子发生干涉造成。后续采取改进冲压模具，增大卷边冲压直径的方法并对热处理加以控制，使得该问题得以彻底解决。

【关键词】30941/15轴承 转子 划伤 干涉

1 问题的提出

某产品海水泵新装磨合试验后分解时，发现连续有数套转子与泵壳部件轴承结合部位出现环状划痕，最严重的划痕宽约1.5-2mm，深约0.5mm。且出现频率较为频繁。因转子的尺寸精度要求较高，生产周期较长，由于磨合试验时转子划伤造成生产成本无形提高，一度严重影响及制约着某产品海水泵组件交验合格率，以及功率试验交验配套进度要求。解决转子划伤问题迫在眉睫。

2 故障原因机理分析

根据海水泵结构以及工作原理，结合泵壳、泵盖、转子的加工工艺过程，根据分解情况出现问题的转子划伤部位大部分在泵壳装轴承处，且均为轴承刻字端卷边处。认为海水泵在工作时通过给泵壳转子端施加一定的负载以及转速，从而带动转子转动使海水泵正常工作。转子在正常工作状态下应与泵壳以及泵盖端轴承滚针接触，从故障现象可以看出，在磨合工作时转子与轴承冲压外圈的包络圈非正常接触，在高速运转过程造成转子划伤。

根据故障机理分析，认为可能的原因主要有几方面：（1）泵壳装配轴承的φ21孔与外圆φ38不同轴，造成转子在工作过程中单边受力接触轴承；（2）转子硬度较低，工作时与轴承卷边接触干涉；（3）试验台时与转子连接不同轴，使转子额外受力；（4）压装轴承辅具设计及使用不当，将轴承冲压外圈尺寸破坏；（5）轴承制造不合格，使得海水泵工作时转子与轴承干涉。

3 故障事件排查与分析

3.1轴承压装辅具设计或使用不当（x1事件）

装入泵壳、泵盖的轴承为GB290-82，只有冲压外圈的滚针轴承30941/15，查阅相关标准该轴承冲压外圈厚度尺寸较薄，单边只有0.5mm厚。压装轴承辅具若设计或使用不当会使包络滚针的外圈卷边受力变形，使转子工作时与轴承卷边非正常接触，从而造成转子划伤。现使用的轴承压装辅具，由于轴承与海水泵泵壳（泵盖）为过盈配合状态，因此在压装轴承时，通过施加外力给该台阶轴压装辅具的方式将轴承压入海水泵泵壳或泵盖中。其中辅具芯轴与轴承滚针完全接触，压装辅具台阶面与轴承冲压外圈包络圈端面全部接触。

经查阅相关标准，对该型只有冲压外圈的滚针轴承，设计轴承压装辅具应使压装辅具台阶面与轴承冲压外圈包络圈端面为线接触，且辅具芯轴与滚针为柔性接触。因此认为现使用的轴承压装辅具设计存在缺陷，会造成轴承包络圈卷边变形。因此X1事件不能排除。

3.2 对轴承30941/15进行检测（X2事件）

抽取库存12套30941/15轴承对其滚针卷边直径φ15.15尺寸对轴承轴心的跳动进行检测，发现卷边直径边缘处有程度不同的局部凸起，最大的单边约有0.05mm。为验证轴承卷边凸起在工作时对转子的影响，将卷边凸起较严重的轴承取出滚针，在磨床上将卷边凸起磨削掉，装入新装海水泵中进行磨合试验，6套海水泵（编号为148116#-1481111#）转子均未出现划伤现象。

因此，认为轴承制造存在缺陷。X2事件不能排除

综上所述，轴承压装辅具设计不合理、轴承制造缺陷、转子硬度偏低为造成磨合试验时转子划伤的主要原因。

4 采取措施及验证

从上述对造成转子划伤的原因分析，我们采取以下措施并进行分析验证：

4.1 将转子硬度提高

经过查阅相关资料以及咨询表面处理工艺人员，将转子进行镀铬可以明显提高转子硬度，远远大于HRC58的要求。因此我们挑选前期磨合试验时两件磨损的转子，将其转子磨损的轴部分磨削加工掉0.1mm后，进行表面镀铬处理，然后再磨削加工至图纸要求尺寸。装入前期故障海水泵中，不更换轴承只更换镀铬转子直接进行磨合试验，试验后发现镀铬转子装轴承部位有明显亮印但未有深度。因此可以认为表面镀铬处理后将转子硬度提高可以有效缓解转子表面划伤现象。

将上述采取措施报技术责任单位，建议转子硬度提高，增加镀铬措施。但技术责任单位认为该型产品已定型多年前期并未反映该问题，且并不是每套海水泵都出现转子划伤现象，且改变表面处理方法需进行湖海试验验证后才能实施，现阶段缺少试验验证基础不能进行图纸更改，因此该方案无法有效实施。

4.2 对轴承压装辅具进行改进设计

装入泵壳、泵盖的轴承为GB290-82，只有冲压外圈的滚针轴承30941/15，由于冲压外圈单边壁厚较薄，原压装轴承辅具设计与轴承外圈接触为面接触，容易造成在压装过程中包络滚针的外圈卷边受力变形。因此，对原轴承压装辅具进行了以下改进。

（1）将压装辅具与轴承滚针接触面增加O形圈接触，使滚针与压装辅具为柔性紧接触，从而保证轴承冲压外圈完全紧压装于海水泵轴承孔中；（2）根据带冲压外圈滚针轴承的结构特点，在压装时将原来与冲压外圈面全部接触改进为靠近外部近似为线接触。

5 结语

通过对前期所做工作以及采取措施后的试验验证结果，认为造成海水泵磨合试验中出现的转子划伤主要是由于30941/15轴承制造卷边变形较大出现局部凸起原因造成。经与苏州轴承厂协商后期交付我厂轴承30941/15轴承采取以下措施：

（1）苏州轴承厂改进冲压模具，增大卷边冲压直径；（2）完善30941/15轴承进厂复验技术条件，对轴承两侧卷边内径用φ15.15 mm的同轴度量规进行检测，并用同轴度量规检测滚针外切圆直径与两侧卷边内径的同轴度。（3）重新设计轴承压装辅具，保证压装辅具与轴承接触时靠近冲压外圈外部近似为线接触。

通过采取以上措施，后续交付的共110套轴承按照新的进厂复验技术条件验收合格后，累计装入海水泵35套产品（70件轴承）参加磨合试验后转子未再出现转子划伤现象。

参考文献：

[1] 黄政一，陈延令，于喜江 等.H/YQD-007产品培训教材.1991.

[2] 庄梦蛟.GB290-82《只有冲压外圈的滚针轴承》.青海海山轴承厂，1982.

作者简介：赵杨（1980—），男，陕西西安人，本科，工程师，研究方向：鱼雷反潜。