风机主轴承磨损失效案例

孙若霖++鹿方++刘吉++胡晓赟

[摘  要]本文通过分析磨机主轴承失效的主要因素—载荷、主轴承衬的压强、主轴承相对间隙、制造安装质量、工作温度等，阐述了因润滑油粘度的变化对最小油膜厚度的影响进而使轴承衬磨损，导致温度升高造成轴承衬熔化、软化等失效形式。提出了加强主轴承的润滑管理，选择相适应的润滑油，加强润滑油站的维护，采用轴承温度监测仪，油压保护装置，加强技术培训等措施，避免发生事故，提高磨机产能。

[关键词]轴承  粘度  失效  措施

中图分类号：TD453 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0131-01

1.影响主轴承的因素

影响主轴承特征的因素主要有力学、结构和温度等。

磨机力学载荷可分为：恒载、动载、轴向载荷。

恒载荷是磨机回转部分的重量G1，其中包括筒体、空心轴、衬板和隔板仓的重量，边缘传动的大齿轮及附件重量，均可简化为恒载，垂直作用于两个主轴承上。

动载是由动态研磨体及物料回转引起的动载荷G2。其中研磨体重量Gm。粉磨时，研磨体和被粉磨物料是混在一起的，这部分物料重量约为研磨体重量的14%，由研磨体、物料回转引起的动载荷约为其重量的2%。

则：G2=1.14×1.02Gm

每个主轴承承受的总载荷G，是磨机的重量G1和其产生的动载荷G2的矢量和的一半。由此得：

G=0.5×≈0.5×（G1+ G2）

式中：θ— 矢量夹角，由磨机转速决定。

轴向载荷，产生轴向载荷有两种原因，一是磨机膨胀引起的轴向载荷，二是开式齿轮安装不正确，大小齿轮轴向磨出台，都会产生轴向力。该力作用于入口主轴承，容易造成轴承衬侧面磨损。轴向力在设计中有预防措施，只要精心安装、加强维护、正确使用就可避免发生事故。

主轴承衬的压强，是磨机主轴承的重要参数，一般用下式计算：

P = G /（B×D×sin（α/2））

式中：P—压强，G—轴承载荷，B宽度，D—直径，α—包角。

结构

磨机的主轴承为动静压轴承，这种轴承是在轴瓦中间开设一个静压油腔，并配备一套高压油站。在磨机启动前，先开高压油泵，将一定量高压油打入静压油腔中，具有一定压力的油便从油腔向四周扩散出去。当供入量与从油腔向外的泄露量相等时，便形成一个稳定的静压油膜，来承担外载荷。该静压油膜使轴颈和轴瓦得到完全脱离接触，处于全液体摩擦状态。磨机进入正常运转，高压油泵继续供油，来维持磨机的正常油膜。为使磨机两端的供油压力保持平衡，最好将高压油站设在磨机筒体下方靠近中央位置。对润滑油站，要经常检查油泵和管路系统是否正常，滤油器、冷却器要定期清洗，保证管路系统畅通无阻。还要定期对润滑油进行油质化验，及时更换不合格润滑油。磨机主轴承发生事故，大都是由于供油系统故障或润滑油污染严重造成的，所以定期检查不容忽视。

磨机主轴承的半径间隙

由于磨机主轴承几何尺寸大，载荷又重，变形及加工精度难以保证，相对间隙ψ都在0.001左右，则轴承的半径间隙C=ψ*R。只有当C值在轴径和轴瓦的配合尺寸给定的公差范围内方能满足要求。半径间隙大，油流量大，温升低，但轴承承载能力也低。

最小油膜厚度

最小油膜厚度是保证轴径和轴瓦完全脱离接触的必要条件。

即：hmin≥[hmin]=S*（△1+△2+Y1+Y2）

式中：hmin —最小油膜厚度，mm;

[hmin] —许用最小油膜厚度，mm;

△ 1 —轴径表面不平度的平均高度，mm;

△ 2 —轴瓦表面不平度的平均高度，mm;

Y1—轴径在轴承中的挠度，mm;

Y2—轴径偏移量，mm;

S—裕度，一般计算时取值S=1.5。

轴径在轴承中的挠度Y1，因空心轴刚度大，可取Y1=0;轴径偏移量Y2，一般主轴承为球面调心轴承，计算时取Y2=0。空心轴表面粗糙度取定于其加工精度，一般取△1=0.0064 mm，△2=0.0064 mm。

则[hmin]=1.5×（0.0064+0.0064）=0.0192 mm

而最小油膜厚度hmin按下式计算：

hmin= C（1— ε）

式中：C—轴承半径间隙，ε—偏心率，动压润滑时ε=0.9～0.93;静压润滑时ε=0.7～0.8。

假定轴承半径R=500mm，则轴承半径间隙C=ψ*R=0.001×500=0.5mm，静压润滑时：hmin=0.5×（1—0.8）=0.10mm>[hmin]，满足使用要求。

由上述可知，轴承半径间隙，轴与轴承衬的加工精度，球面轴承调心的灵敏度等，对主轴承的稳定运行有直接影响。任何一项达不到要求，都将造成轴承化瓦事故的发生。

温度对轴承的影响

磨机内物料与气流热量的传导;润滑不良，冷却水缺乏;加工制造质量不佳等均可导致轴承衬表面温度的升高。并通过两种渠道传送出去。一是将流过轴承间隙的油的温度升高，二是通过热传导将轴和轴承及轴承座等升温。无论哪种方面的受热都对轴承带来危害。

2 轴承衬失效形式

2.1 磨损

在通常情况下，润滑油的污染，外界粉尘的侵入，都会造成轴承合金的磨损。一旦轴瓦内进入固体颗粒，经过磨损后的划痕造成轴承内润滑油泄压，不能形成正常油膜，导致轴承温度升高。只有将轴瓦进行修复后，回油温度才能恢复正常。

2.2 轴承衬熔化

由于润滑油不足，冷却水缺乏等因素，造成轴承温度升高，都可导致轴承衬熔化。某氧化铝厂曾经在磨机工作中，由于油泵进口被杂物堵塞，油泵无法向轴承内供油，致使轴承严重缺油，导致磨机在运转中中空轴与轴瓦产生金属接触，温度升高导致轴承合金变软，强度降低，脱离本体，进而使轴承衬熔化。迫使磨机停运检修，造成停产损失。

轴承衬失效形式，往往是软化与熔化相结合的结果。

3 应对措施与解决方案

对磨机主轴承的管理，首要条件是加强现场管理，加强操作工的技术培训。采用管理与技术、维修与操作、行政手段与经济奖惩相结合的办法。确保磨机主轴承的正常运转。

（1）对磨机主轴承的润滑要严格执行润滑管理的“五定”，定期对润滑油进行油质化验，及时更换不合格润滑油。

（2）对润滑油站，主要检查油泵和管路系统，滤油器、冷却器要定期清洗，磨机主轴承发生事故，大都是由于供油系统故障或润滑油污染严重造成的。

（3）用轴承温度检测仪，随时监视油温和瓦温的变化。避免因温度的升高造成主轴承的损坏。

（4）采用油压控制连锁系统，低于设定最低油压值（3.0MPa）时，磨机电机跳停，防止因供油系统故障，造成主轴承化瓦事故的发生。

（5）采用粘度性能好的润滑油，减小因温度的变化对润滑油性能的影响，保证主轴承运行状态良好。

（6）原料磨车间定期清扫，为磨机创造良好的运行环境，磨机主轴承尽量远离灰尘及杂质。可在磨机主轴承周围设置防护罩。

通过以上措施的实施，对主轴承加强管理，对磨机操作工加强培训，严格要求，将会避免因主轴承失效而使磨机被迫停产。才能保证磨机的长期安全稳定运行，提高磨机产能。

参考文献：

[1]液体动静压轴承——原理、计算和实验  张冠坤  钟 洪   编 著

科学普及出版社广州分社出版发行  1988年4月第一版