水泥機械的軸承故障分析及處(chù)理(lǐ)

2014-11-17

汪一佛(fó)
(北京拚搏粉體機械設備研究所,北京(jīng)市(shì) 101108)
  機械設備的軸承屬易(yì)損部件,其運轉狀態是否良好直接影響整台設備的性能。水泥機(jī)械設備中,由滾動軸承的早期(qī)故障導致設備故障的事(shì)例很多。因此,找出故障根源,采取補救措施,消除故障,是提(tí)高係統(tǒng)運轉率的關鍵之一。
  1 滾(gǔn)動(dòng)軸承故障分析
  1.1滾動(dòng)軸承振動分析
  滾動軸承發(fā)生(shēng)故障(zhàng)的典型方式是其滾(gǔn)動接觸(chù)發生(shēng)單純(chún)的疲勞剝落。這種剝(bāo)落(剝(bāo)落表麵麵積約為(wéi)2mm2,深度達0.2mm-0.3mm)可通過監測儀檢測其振動來判斷。剝落可(kě)能發生在內座圈表麵(miàn)、外座圈或滾動體上。其中,內座(zuò)圈因接觸應力較高,發生破裂的情況較(jiào)多。
  用(yòng)於滾動軸承的各類診斷技術中,振動監測儀監測法(fǎ)仍然是Z主要的一種。總(zǒng)體而言,時域分析方法比較簡便,適宜於噪音幹擾小的場合,是簡易診斷的好方法;頻域診斷方法中,共(gòng)振解調方法Z為成熟可(kě)靠,適宜於軸承故障的精密診斷;時間-頻率分析方法與共振解調(diào)方法相似,能正(zhèng)確刻劃故(gù)障信號的時間及頻率特征(zhēng),更(gèng)具優越性。
  1.2滾動軸承的損壞形式分析及補救辦法
  (1)過載。嚴重(chóng)的表麵剝落和(hé)磨(mó)損,表明了滾動軸承(chéng)因過載引起的早期疲勞產生的失效(此外配合過緊也會造成一定程度的疲勞)。過載還會引起嚴(yán)重的軸(zhóu)承鋼球滾道磨損(sǔn)、大麵積剝(bāo)落並時而伴(bàn)有過熱現象。補救辦法是減少軸承的負荷或提高(gāo)軸承的承(chéng)載能力。
  (2)過熱。滾子的滾道、鋼球或保持器改變顏色,表明軸承過熱。溫(wēn)度的升高會使潤(rùn)滑劑作用降低,使油膜不易形成或完(wán)全消失。溫度過高,會使滾道和鋼球的材料退火,硬度下降。這主要是散熱(rè)不利或重載、高速的情況(kuàng)下冷卻不充分(fèn)造成的。解(jiě)決辦法是充(chōng)分散熱,追加冷卻(què)。
  (3)低負荷振蝕。在每個鋼球的軸向位置上出現橢(tuǒ)圓形的磨損痕跡,這表明當軸承不工作且未產生潤滑油膜時,由外部振動過度或低負荷振蝕造成失效。補救辦法是使軸承隔振(zhèn)或在軸承的潤滑脂(zhī)中加入抗磨添加劑等。
  (4)安裝問題。主要注意以(yǐ)下幾方麵:
  ,注意安裝施力。如滾道上出(chū)現間隔(gé)的壓坑,表明負荷(hé)已超(chāo)出了材料的(de)彈(dàn)性極限。這是由於靜態過載(zǎi)或者嚴重的(de)衝擊(如安裝時曾用錘子敲擊軸承等)引起的。正確的安裝(zhuāng)方法是僅對要壓裝的圈(quān)環施力(在軸(zhóu)上裝(zhuāng)內圈時勿推壓外圈)。
  第二,注意角接觸軸承的安裝方(fāng)向。角接觸軸(zhóu)承具有一(yī)橢圓形的接觸區,並僅在(zài)一個方向上承受軸向推力。在相反的方向上裝配軸承時,因(yīn)鋼球處在滾道(dào)邊緣(yuán),其受載麵會產生槽形(xíng)磨損帶。因此在安裝時應注意正確的安裝方向(xiàng)。
  第三,注意對中。鋼球磨損痕跡偏斜、不與滾道方向相平行,表明安裝時軸承未對(duì)中。若偏斜量>1/6000,就易引起軸承溫度上升(shēng)並出現嚴重磨損。其產生原因可能是軸有彎曲、軸或箱體有毛刺、鎖(suǒ)母(mǔ)的壓緊麵未與(yǔ)螺(luó)紋(wén)軸線相垂直等。因此,安裝時應注意檢(jiǎn)查徑跳情況。
  第四,應注意正確配合(hé)。軸承內、外圈的裝配接觸麵(miàn)上出現圓周(zhōu)狀的磨損或變色,是(shì)由軸承與其(qí)相配的零件配合過鬆引起的。磨蝕產生的氧化物為一種純褐色(sè)磨料,其結果會造成軸承進一步磨損、發熱和產生噪音和(hé)產生徑跳等一(yī)係列問題,因此裝配時應(yīng)注(zhù)意正(zhèng)確配合。
  又如滾道底部有嚴重的球形磨(mó)損軌跡,這表明因配合過緊使軸承間隙變小,由於扭距(jù)增大、軸承溫度(dù)上升,使軸承很快因磨損和疲勞而失效。此(cǐ)時,隻要適當恢複徑向間隙,減少過盈量就可解決這一問題。
  (5)正常的(de)疲勞失效。在任何一個運轉的表麵(如滾(gǔn)道(dào)或鋼球)出現不規(guī)則的(de)材料剝落現象,並逐漸擴展引起振幅加大(dà),這是一種正常的疲勞失效。如果普通軸(zhóu)承的壽命不能滿足使用要求,就隻(zhī)有重新選用(yòng)更高級的軸承(chéng),或是提高一級軸承規格,來提高軸承的承載能力(lì)。
  (6)潤滑(huá)不當(dāng)。所有滾動(dòng)軸(zhóu)承都需要用優質潤滑劑進行不間斷(duàn)的潤滑,以保持其設計性(xìng)能。軸承內依靠滾動體和座圈上形成的一層(céng)油膜來防止金屬與金屬之(zhī)間的直(zhí)接接觸(chù)。如果潤滑良好,就能減少磨擦,使其不致磨損。
  軸承在運轉狀態下,潤(rùn)滑脂(zhī)或潤滑(huá)油的(de)粘度是保證其(qí)正常潤滑(huá)的關鍵;同時,潤滑油(yóu)脂保持清潔,不含固態或液態雜質也是至關重要的。油的粘度過低,不能起充(chōng)分潤滑作用(yòng),至使座(zuò)圈很快(kuài)磨損。開始時,座圈的(de)金屬與(yǔ)滾動體的金屬表麵互相直接接觸磨擦,使其表麵打磨得非(fēi)常光滑(huá),繼而發生幹磨擦,導(dǎo)致座圈表麵被滾動體表麵碾(niǎn)碎的粒屑所壓裂。起(qǐ)初可以觀察到表麵變暗,失去光澤,Z後形成凹痕和片狀疲勞脫(tuō)落(luò)。補救(jiù)辦法是按照(zhào)軸承需要,重新選擇更換潤滑油或(huò)脂。
  汙染物粒子汙染潤滑油或脂時,即使這些汙染物粒子小於油膜(mó)平均厚度,但因粒子很(hěn)硬,仍會產生磨耗,甚至於穿透油膜,致使(shǐ)軸承表麵產生局部應力,從而顯著地縮短軸(zhóu)承壽命。潤滑油或脂中水的濃度即使小至0.01%,亦足以縮短軸承原有壽(shòu)命的一半。若水可溶解於油或脂中,軸承使用壽命會(huì)隨水的濃度遞增而縮減。補救辦(bàn)法是調換不(bú)潔淨的(de)油或脂;平時(shí)應當安裝較好的過濾器,增加密(mì)封,貯存、安裝(zhuāng)時注意清潔(jié)操作。
  (7)腐蝕。滾道、鋼球、保持架(jià)和(hé)內外圈環型麵上出現紅色(sè)或(huò)褐色汙點,表明軸承因暴露(lù)於腐蝕性的液體或氣體中而產生了腐蝕失效。它會引起振動增大、磨損加劇、徑向間隙增加、預載降低,並且在(zài)極限情況下發生疲勞失效。補救辦(bàn)法是(shì)使液體從(cóng)軸(zhóu)承中(zhōng)排(pái)出或增加軸承的整體及外部密封。
  2 風機的軸承故障(zhàng)原因與處理方法(fǎ)
  據不完全統計,水泥廠(chǎng)的風機發(fā)生振動異常的故障率Z高時達58.6%,由於振動將造成風機運行(háng)不平衡。其中,軸承緊定套配(pèi)合(hé)調整失當,會導致(zhì)軸承異常溫升與振動(dòng)。
  如某水泥廠(chǎng)在設備維修期間更換(huàn)了風機輪(lún)葉。輪葉兩側用緊定套與軸承(chéng)座軸承固定配合。重新試車(chē)就發生自由端軸承高溫,振動值偏高的故障。
  拆(chāi)開軸承(chéng)座上蓋(gài),手動慢速回轉風機,發現處於(yú)轉軸某一特定位置的軸承滾子,在(zài)非負荷區亦有滾動情況,由此(cǐ)可確(què)定軸承運(yùn)轉(zhuǎn)間隙變動偏高且安裝間隙可能不足。經測量得(dé)知,軸承內部間隙僅為0.04mm、轉軸偏心達0.18mm。
  由於左右軸(zhóu)承跨距大(dà),要避免轉軸撓曲或軸(zhóu)承安裝角度的誤差較難,因此,大型風機采用可自動對心調整的(de)球麵滾子軸承。但當軸(zhóu)承內部間隙不足時,軸承內部滾動件因受運動空間的限製,其(qí)自(zì)動對心的機能(néng)受影響,振動值反而會升高。軸(zhóu)承內部間隙隨配合緊度之增(zēng)大而減小,無法形成(chéng)潤(rùn)滑油膜,當軸承運轉間隙因溫升而降(jiàng)為零時,若軸承運(yùn)行產生的熱量仍大於(yú)逸散的熱量時,軸承溫(wēn)度即會快速爬升。這時,如不即時停機,軸承終將燒損。軸承內環與軸之配合過緊是本例中軸承運轉異常高溫的原因。
  處理時,退下緊定套,重(chóng)新(xīn)調整軸與內環的配合(hé)緊度(dù),更換(huàn)軸承之後的間(jiān)隙取(qǔ)0.10mm。重新(xīn)安裝完畢重新啟動風機,軸承振動值及運轉溫度均恢複正常。
  軸承內部間隙太小或(huò)機件設計製造精(jīng)度不佳均是軸承運(yùn)轉溫(wēn)度偏高的主因,為方便風機設(shè)備的安裝、拆修和維護,一般(bān)在設計上(shàng)多采(cǎi)用緊定(dìng)套軸承錐孔內環配合之軸承座軸承。然而也(yě)易因安裝程序上的疏忽(hū)而發生問題,尤其是適當間隙的調整。軸承內部間隙太小(xiǎo)、運轉(zhuǎn)溫度急速升高;軸承內環錐(zhuī)孔與緊定套配合太鬆,軸承易因配合麵發生鬆動而於短期內故障燒損。
  3 結語
  綜上所述(shù),軸承的故障,應在設計、維護潤滑管理、操作(zuò)使用等諸方麵引起重視。這樣可降低機(jī)械設備的維(wéi)修費用,延長機械設備的(de)運轉率和(hé)使用壽命。

來(lái)源(yuán):《水泥工程》2002年04期
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