溫景波，周琳， 謝興會，凌紅，劉文勝
(洛陽LYC軸承有限公司)
CT機是電子計算機控制技術和X線檢查攝影技術相結合的產(chǎn)物，現(xiàn)已得到廣泛使用，成為醫(yī)學診斷中不可缺少的設備。CT機主軸承應用于固定的CT機架和旋轉掃描部分之間的連接部位，是CT機旋轉掃描部分的關鍵部件，用于傳遞和承受X線管、準直儀、探測器、滑環(huán)等裝置產(chǎn)生的軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩，需滿足CT機高轉速、低噪聲、高精度、低振動、長壽命的使用要求。
伴隨著CT機的發(fā)展歷程， CT機主軸承也在不斷發(fā)展，按照CT機主軸承的工作轉速，CT機可分為4代。第1代CT機主軸承，轉速通常在20 r/min以下，主要結構為四點接觸球轉盤軸承或交叉圓柱滾子轉盤軸承；第2代CT機主軸承，轉速通常在60 r/min左右，結構與第1代基本相同，僅在保持架材料和結構等方面進行了優(yōu)化；第3代CT機主軸承，轉速通常為120～180 r/min，主要結構為鋼絲滾道軸承和等截面薄壁軸承；第4代CT機主軸承，轉速通常在300 r/min以上，結構為空氣軸承或其他先進結構軸承。目前醫(yī)療上使用的主流機型是較為先進的第3代CT機，因此，對第3代CT機主軸承的結構和特點進行介紹。
1 鋼絲滾道軸承
1.1 結構特點
圖1所示為CT機鋼絲滾道軸承結構圖。軸承內(nèi)圈1和內(nèi)圈8通過非標大直徑細牙螺紋連接成整體內(nèi)圈，其與外圈之間鑲嵌有帶切口的非整圈的鋼絲滾道，鋼絲滾道與內(nèi)圈之間裝有彈性襯墊，以滿足CT機極高的運轉平穩(wěn)性和低噪聲的要求。
1，8—內(nèi)圈；2—鋼球；3，5—鋼絲滾道；4—外圈；6—彈性襯墊；7—保持架
內(nèi)、外圈通常采用低碳鋼,去應力退火后機加工；鋼絲滾道通常采用DIN 54SiCr6材料(性能約相當于國內(nèi)60Si2CrA彈簧鋼)，淬、回火后可獲得理想的硬度和韌性；鋼球材料為GCr15；保持架材料為聚酰胺(尼龍)PA-11或PA-12。
優(yōu)點：(1)經(jīng)過精密數(shù)控加工的鋼絲滾道具有高精度、低摩擦力矩的特點，對高轉速工況的適應性強；(2)軸承內(nèi)部安裝有能夠吸振的彈性襯墊，可以滿足CT機對運轉平穩(wěn)性和低噪聲的極高要求；(3)軸承內(nèi)圈通過非標大直徑細牙螺紋的定位連接方式組合成整體內(nèi)圈，可以很方便地調(diào)整軸承游隙，使軸承工作在適當預緊的狀態(tài)。
缺點：(1)由于鋼絲滾道不是整圈結構，必需留一個切口，該切口的處理比較麻煩，在使用中有因為切口處鋼絲錯位或間隙大而導致軸承產(chǎn)生異響的現(xiàn)象；(2)非標大直徑細牙螺紋的定位連接方式有時會因運輸過程中的沖擊，出現(xiàn)細牙螺紋跳扣、亂扣現(xiàn)象，造成軸承因精度喪失而失效。
1.2 關鍵技術
(1)冷拔成特定鋼絲截面形狀的成形技術，包括各種專用模具和加工工藝。
(2)軸承直徑在1 m左右、滾道鋼絲截面直徑≤7 mm時的熱處理和機加工變形控制專有技術。
(3)彈性襯墊的專有技術，如彈性襯墊的材料和形狀、黏彈性能和老化情況所產(chǎn)生的效應等[1]。
(4)其他專有技術，如非標大直徑細牙螺紋的設計加工技術、軸承游隙調(diào)整和裝配技術等。
2 等截面薄壁軸承
2.1 結構特點
圖2為CT機等截面薄壁軸承結構圖。其軸承座和軸之間鑲嵌有一對等截面薄壁軸承，為不可分離型角接觸球軸承，接觸角為30°，背對背安裝，分別用外圈壓板和內(nèi)圈壓板壓緊，形成所需預載荷。在一對等截面薄壁軸承的兩內(nèi)圈間還設有防止蠕動打滑的止動銷(圖2中未顯示)。
軸承座和軸通常采用低碳鋼，去應力退火后機加工；等截面薄壁軸承的套圈及鋼球采用AISI 52100鋼(性能相當于國內(nèi)GCr15軸承鋼)；保持架材料以聚酰胺(尼龍)等非金屬材料為主。
優(yōu)點：(1)選用標準化、系列化的精密級等截面薄壁軸承，采用不同的鑲嵌方式，可以滿足不同直徑、結構的CT機主軸承的使用要求，具有很好的適應性與經(jīng)濟性；(2)使用壓板壓緊等截面薄壁軸承，形成所需的預載荷，可以較方便地調(diào)整軸承游隙，使軸承在適當?shù)念A緊狀態(tài)下工作。
缺點：(1)大規(guī)格等截面薄壁軸承加工過程中的變形控制技術要求較高，軸承制造工藝性差；(2)使用壓板調(diào)整軸承游隙的方法，對操作者的技術水平要求較高，不容易控制。
1—外圈壓板螺釘；2—外圈壓板；3—等截面薄壁軸承外圈；4—鋼球；5—軸承座；6—內(nèi)圈壓板；7—內(nèi)圈壓板螺釘；8—保持架；9—等截面薄壁軸承內(nèi)圈；10—軸
2.2 關鍵技術
(1)直徑在1 m左右、截面尺寸25.4 mm×25.4 mm的不可分離型角接觸球軸承的制造技術，主要是薄壁套圈的冷、熱加工與檢測技術。
(2)等截面薄壁軸承的內(nèi)圈與軸之間的防蠕動措施。
(3)其他專有技術，如整體保持架的加工技術、游隙調(diào)整和裝配技術等。
3 雙列角接觸球轉盤軸承
以上兩種結構的CT機主軸承，能夠滿足第3代CT機的使用要求，在國外已得到廣泛應用。但是由于均為鑲嵌式結構，存在零件加工難度大、生產(chǎn)成本高、結構復雜等不足。為此，國內(nèi)新研制出一種新結構的CT機主軸承，在相同外形尺寸條件下，改鑲嵌式結構為整體式結構，簡化了加工工藝，降低了生產(chǎn)成本，提高了軸承的可靠性。
3.1 結構特點
圖3所示為CT機雙列角接觸球轉盤軸承結構圖。該軸承兩個內(nèi)圈通過止口定位并由螺釘連接成整體內(nèi)圈。套圈均采用優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼或合金結構鋼，溝道表面采用中頻感應淬火；保持架材料為工程塑料。
優(yōu)點：(1)用常規(guī)轉盤軸承的加工技術即可加工出適用于第3代CT機的主軸承，工藝成熟；(2)結構簡單，可靠性更高；(3)比鑲嵌式結構的軸承加工工藝性能好，裝配與調(diào)整簡單；(4)可以獲得比鑲嵌式結構軸承更高的加工精度，利于提高轉速、減小振動和降低噪聲；(5)制造成本低，有市場競爭優(yōu)勢。
1—外圈；2—連接螺釘；3，6—內(nèi)圈；4—保持架；5—鋼球
缺點：(1)溝道淬火硬度略低于鑲嵌式結構軸承，壽命略小于鑲嵌式結構軸承；(2)軸承游隙配制和調(diào)整過程沒有鑲嵌式結構軸承簡便。
3.2 關鍵技術
(1)軸承套圈的熱處理技術。
(2)實現(xiàn)內(nèi)圈精密重復定位的止口配合尺寸的設計加工技術。
(3)控制內(nèi)、外圈溝道形狀、位置的加工與檢測技術。
(4)雙溝道的超精技術。
(5)其他專有技術，如圓弧齒同步帶輪齒圈的加工檢測技術、軸承游隙調(diào)整和裝配技術等。
4 結束語
CT機用雙列角接觸球轉盤軸承的樣品，已通過了數(shù)千萬轉的壽命試驗，且全壽命周期內(nèi)振動、噪聲值均在規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠滿足第3代CT機對主軸承的使用要求。
（來源：軸承）
