摘 要:軸承的種類很多,大致可分兩類:一類是滾動軸承;一類是滑動軸承,由于滑動軸承的承載能力很大,耐沖擊和減震,制造成本低,易拆卸等優點,因此在礦井提升機中得到了廣泛應用。通過對主副井變速箱滑動軸承受力分析、工作原理等研究,找到了軸承的損壞原因,采取了相應的改進措施。從而加強對軸承的使用維護,使得大型設備的滑動軸承能夠可靠穩定運行,達到延長滑動軸承使用壽命的目的。
關鍵詞:軸承;工作原理;損壞原因;改進措施
一、滑動軸承損壞的原因:
1、軸承的本身金相組織缺陷
A、軸瓦襯層和背層結合不良:可能是掛錫不好或軸瓦與巴氏合金結合時溫度控制不好。
B、掛瓦時有氣體存在:可能是澆注溫度過低或軸瓦預熱不充分。
C、巴氏合金內部晶粒不勻:固化溫度過低,錫銻合金晶粒過大導致巴氏合金內部晶粒不勻。
2、裝配不標準:
A、軸承中心線與軸承座中心線不重和導致合金層過早疲勞失效。
B、軸承與軸承座配合不當,出現滑動。
C、軸承間隙不勻或超標。
3、使用不當:
A、外來顆粒進入軸承,刮傷軸瓦。
B、潤滑油在使用中不斷氧化,產生酸性物質腐蝕軸承。
C、潤滑油粘度不夠,導致軸承承載能力降低。
二、滑動軸承的工作原理:
滑動軸承是依靠潤滑油的動壓支撐回旋軸于懸浮狀態而實現液體潤滑。在靜止狀態下,主軸因自重而處于軸承中間點位置,軸與軸承孔之間形成楔形間隙,當軸旋轉時,潤滑油因其粘性和對軸頸的附著力而隨軸一起旋轉,擠向楔形間隙,使楔形間隙里的壓力增大而建立起動壓,楔形間隙中的壓力隨主軸轉速的提高而增大,當壓力增大至足以平衡主軸載荷﹙包括主軸自重﹚時,軸在軸承中被壓力油懸浮起來,即軸與軸承間由一潤滑油隔開,從而實現液體潤滑,滑動軸承在液體潤滑條件下工作時,軸的中心沿旋轉方向偏移并浮起。
三、滑動軸承壓力油膜形成的條件:
由以上分析表明,滑動軸承的動壓隨主軸轉速的提高而增大;隨著動壓的增大,軸與軸承孔的中心偏移距離(偏心距)亦隨之減小,于是楔形角亦減小,由于楔形角的減小而又導致動壓降低。所以,形成穩定的承載油膜的條件如下:
1、軸承需具備適當的間隙,足夠的轉速,正確的幾何形狀。
2、使用適當粘度的潤滑油。需有連續、充足的供油量。
3、軸承結合面具一定的表面質量。
4、軸瓦和軸頸應具有一定的同軸度,各軸頸應具有一定的圓柱度和圓度。
四、滑動軸承的摩擦
采用潤滑油潤滑的滑動軸承,其滑動面間一般可能出現三種摩擦:邊界摩擦、液體摩擦和混合摩擦:
1、邊界摩擦:兩滑動面被潤滑油中的極性分子與金屬表面直接結合而形成的邊界吸附膜所隔開或者被含有硫、氯、磷等活性物質與金屬表面起化學作用形成的無機鹽膜所隔開,摩擦系數比干摩擦低,一般為0.1——0.3。邊界吸附膜或化學膜的形成以及邊界膜的承載能力,取決于潤滑油的油性,而與潤滑油的粘度無關。
2、液體摩擦:兩滑動面被一層潤滑油﹙承載油膜﹚隔開,粘度高的潤滑油易于形成承載油膜。其摩擦阻力表現為潤滑油的內摩擦阻力,因此,摩擦系數很小,通常摩擦系數為0.001——0.008左右,僅在開車、停車、反轉或載荷急劇變動、供油不正常等情況下因破壞了液體摩擦狀態而發生軸承的磨損。
3、混合摩擦:介與邊界摩擦和液體摩擦之間,因此其摩擦系數的變動范圍較大,通常其摩擦系數在0.01——0.1左右。具備液體摩擦潤滑條件的軸承,在開車、停車、反轉或載荷有急劇變動,供油不正常等情況下,多出現混合摩擦狀態。
五、滑動軸承的檢查與修理
滑動軸承經過一段時間的運轉后,工作表面必然將發生一定程度的磨損,軸承合金可能產生燒熔、拉傷、起線、甚至剝落、裂紋等情況,軸瓦背面也會因長期震動而磨損和止口部位的松動等現象,上述情況將導致回轉精度降低、摩擦阻力增大、溫升加快甚至超過允許的工作溫度,磨損急劇加快,嚴重時則會發生軸承合金熔化﹙燒瓦﹚而與主軸抱死。為保證設備安全,可靠的動轉,降低檢修費用和縮短檢修時間,對滑動軸承及時、合理、高質量的維修是至關重要的。
1、滑動軸承的檢查
A、滑動軸承的主要檢查內容有:
①軸承合金的磨損情況和表面質量:包括軸承間隙、磨損量和磨損性質。
②軸頸與軸瓦實際的接觸角。
③軸瓦外圓的配合質量:包括軸向止口在內,檢查有否松動現象。
④軸頸的質量情況:既軸頸的磨損情況,包括磨損量及圓度,圓柱度和表面粗糙度。
⑤軸承合金與瓦殼的結合質量:即軸承合金與瓦殼是否有裂紋和剝離現象;以提供修理和更換的依據。
B、軸承合金于殼體結合質量的檢查方法有三種:
①敲擊法:用小錘輕輕敲擊軸瓦,聲音清脆無雜音則表明結合良好,反之,聲音沙啞或手感有余震的則說明結合面有剝離現象。
②浸油法:將軸瓦浸入煤油半小時左右,取出擦干,在軸承合金與瓦殼結合處涂以白粉,停置一段時間,檢查白粉有無煤油濕潤露出跡線,有濕潤跡線則說明結合質量不良。
③滲透探傷法:既采用專用的著色探傷劑進行檢查,探傷劑由清洗劑、滲透劑、顯示劑組成,使用是先用清洗劑清洗所須檢查的部位并擦干,然后用滲透劑噴灑與清洗部位,停置15分鐘左右,再噴灑顯示劑,如檢查部位有脫殼現象,則結合處便會滲出滲透劑顏色的跡線。
2、滑動軸承的修理
滑動軸承的修理可分為粗刮、細刮、精刮、刮盛油點等幾個步驟
①粗刮:當工件有明顯的加工刀痕痕跡或修理件的工作表面有明顯的拉傷和磨損時,均應首先予以粗刮,粗刮的刀跡可以較長些,并采用較大的正前角和使用刮刀圓弧半徑較大的部位,以使刮削面積增大,提高刮削速度,當對研接觸點達到4——6點時,可結束粗刮而進入細刮。
②細刮:應使用刮刀的實際工作角小于粗刮時的角度,通過縮短刀跡和使用刮刀圓弧半徑較小的部位以使刮削點變得相對地細小,每刮一遍應變換刮削方向,以呈45°——60°的網紋狀態為宜。
③精刮:進一步減小刮刀的前角,甚至采用負前角,刀跡長度進一步縮短,以提高刮削精度和避免產生凹痕。精刮時,應注意落刀要輕,起刀應迅速挑起。每個研點上一般只刮一刀,不應重復,并始終交叉進行。精刮中,對最亮的研點應全部刮去。中等研點在其中頂部刮去一部分,淡而小的研點應留下不刮。不論粗刮、細刮、精刮,顯示劑的涂摸抹應均勻,研磨壓力要均勻平穩,不得有軸向竄動,避免顯示失真而產生假點,同時對相關各個軸瓦統籌考慮刮削方案。
④刮盛油點:
A、按交叉均布有序的排列形式刮出盛油點,以存貯潤滑油。
B、軸瓦的刮研質量:刮研質量主要有接角點數、接角點的分布質量、軸頸與軸瓦的頂側間隙三項指標,即除了要求被刮研表面每25×25平方毫米面積上的接觸點和軸與軸瓦的間隙之外,同時考核每一個軸瓦工作面上接觸點的分布質量。
六、軸承間隙的調整和測量
1、軸承間隙:軸承間隙是形成油楔從而獲得潤滑機制的重要因素之一,同時,應保證回轉件的回轉精度和滿足旋轉速度的要求。軸承間隙可通過中分面處的墊片調整,也可直接通過修刮上瓦獲得。
2、軸承間隙的測量:
(1)軸承間隙可直接用塞尺測量
(2)軸瓦頂隙通常是采用壓鉛絲法測得,即用幾段直徑略大于軸瓦間隙的鉛絲沿軸向放置,在軸頸上面和瓦中分面的四角平面上,瓦后依次均勻擰緊螺母,壓緊中分面后松開螺母,取下壓扁的鉛絲,依次測量其厚度(要求精確到0.01MM),鉛絲厚度的平均值即為軸承的間隙。
總之,通過以上對滑動軸承的分析探討,得出了解決滑動軸承損壞的基本方法,從而可進一步加強對軸承的使用維護,達到延長滑動軸承使用壽命的目的。
參考文獻
[1]李世華《礦井提升設備使用維修》,北京機械工業出版社,1991.