滾動軸承發燒的原因(yīn)分析及處理(lǐ)方(fāng)法

2014-02-07

薑(jiāng)浩峰(fēng) 李傳山(shān)
(山水水泥(ní)集團有(yǒu)限公司)
  生產中經常會遇到滾動軸承“發燒”的情況,如果原因分析不清楚、處理不及時、措施不妥當,往往會事倍功(gōng)半,甚至會造成軸承燒壞(huài)、減速(sù)機打齒等(děng)惡性(xìng)事故。下麵結(jié)合筆者在生產調試過程中遇到的幾則典型案例,分別針(zhēn)對設計、安(ān)裝、潤滑、裝配等環節存在的具體問題進行(háng)分析總結,供大家參考。
  1 由(yóu)於潤滑不當造成(chéng)的軸承發燒
  1.1 軸承潤滑部位設(shè)計存(cún)在先天不足
  ZB公司的1號窯窯頭過剩風(fēng)機在03年(投產初期)曾經發生多次軸承燒(shāo)壞事故,後經現場排查,發現軸承座的油標設計有問(wèn)題。當油位在油標下刻線的時候,實際測量,軸承的Z低一排滾珠剛剛(gāng)接觸到油麵,隻有當(dāng)油位顯示在上刻度(dù)線的情況下,才能滿足運轉需要。當油位接近下刻線時潤滑狀況惡(è)化,起初是軸承溫度緩慢升高,現場人員對於軸(zhóu)承發(fā)燒報警並(bìng)沒引起足(zú)夠重視,溫升一旦達到一定程度便會在非常短的時間內(nèi)急劇升高(gāo)而燒壞軸承。所以油標標示不正(zhèng)確會給巡檢(jiǎn)維護人員造成誤導。查(chá)清原因(yīn)後,重新劃定了加油標準線。
  還(hái)有一個例子是CL公司的回轉窯(yáo)減速機高速軸軸承,開(kāi)機後僅2~3個小時(shí)軸承就突然冒煙了(le)。事後(hòu)分析這一(yī)事故的原因是高速軸軸承座內回(huí)油孔太低(dī),油管過來的油大多數直接從回油孔流進減速箱了。調整(zhěng)了回油孔的(de)角度,使軸承座內保持一定的油位後,運行正常。
  1.2 潤滑油管被異(yì)物堵塞
  由於潤(rùn)滑管理不(bú)嚴格,加油換油過程中容器較髒或者管(guǎn)路焊接酸洗不規範,造成焊渣鐵鏽(xiù)等雜物進入油管、進(jìn)而堵塞油孔的情況,在前期工程中比(bǐ)較多見。
  比如ZB公司的生料磨減速機因(yīn)為油(yóu)路(lù)被堵燒軸承,TH公司的水泥磨減速機同樣是油路被棉紗堵塞造成軸承長期(qī)高溫等。特別提(tí)出的是TH公司減速機高速軸軸承檢查油量時,始終看不清高速(sù)軸承裏(lǐ)到底能夠加進多少油去,等(děng)徹底拆除油(yóu)管用(yòng)高壓空(kōng)氣清吹後(hòu),才發現裏麵堵了兩根細棉繩!另外(wài),TH公司在更換減(jiǎn)速機軸承的過程中,還發現軸承偏心套進油(yóu)孔太細(偏心(xīn)套的油孔可以比軸承(chéng)自身的油孔直徑大一個規格),因(yīn)此將油孔進(jìn)行了(le)擴孔處理。
  由於硬齒麵減速機各部(bù)位的軸承普遍采用稀油站強(qiáng)製潤滑,各潤滑點油管為並(bìng)聯關係,從總的上油量和回油(yóu)量觀察時很難發現(xiàn)個別油管的堵塞現象,因此(cǐ)有(yǒu)經驗的維護人員會仔細檢查每根油管的溫度情況,根據油管的(de)溫差判斷油路是否暢通。一般不過油的油管溫度較其它管路偏低。
  PY公司的巡檢人員就(jiù)曾發(fā)現窯中減(jiǎn)速機高速軸(zhóu)油管溫(wēn)度低並Z終確認油管堵塞(sāi)的嚴重隱患,從而避免了一次重大事故。
  1.3 潤滑油(脂)變質或加油不及時
  滾動軸承使用的潤滑(huá)油(或潤滑脂)都有一定的工作溫度,當(dāng)溫(wēn)度過高、軸承(chéng)座內進水、進灰時就會發生嚴重氧化、乳化等變質(zhì),從而失去潤滑作用,使軸承因高溫(wēn)而燒損(sǔn)。另外(wài),潤滑油(或潤滑脂)本身質地不良或運行中加油(脂)不及時,也是常見現象(xiàng),比如皮帶機托輥軸承進雨水、回轉下料器軸承和富(fù)勒泵軸承進煤粉或生料粉(fěn),都會(huì)造成軸承溫度升高(gāo)或產生異聲。
  1.4 潤滑管路的(de)冷卻器結垢堵塞,致使冷(lěng)卻(què)效果變差
  特別是夏季生產,此問題尤(yóu)其普遍,個別廠家不惜加大或並串聯冷卻器來加強冷卻效果。因為(wéi)高溫風機冷卻器結垢嚴重,軸承溫度過高頻繁報警的情況在各分公司都曾遇到。比較有效的處理辦法是每年入夏之前對冷卻器進行酸洗除垢。
  2 由於安裝不(bú)當引起的軸承發熱(rè)
  2.1設計(jì)膨脹量不足(zú)引起的軸承發(fā)燒
  這種情況在大型風機(jī)和破(pò)碎機等長軸類設(shè)備(bèi)上較容易發生(shēng),這也是設備(bèi)設計製造和安裝維修人員(yuán)比較容易(yì)忽略的環節。典型案例CX公司的回轉窯後(hòu)排風(fēng)機,投產初期(qī)曾出現風(fēng)機自由端(duān)軸承劇烈發熱現象,因為工況狀態下轉子主軸熱膨脹後與軸承端蓋發生劇烈摩擦(cā),很短的時間(jiān)內所產生的高溫就將軸承座端(duān)蓋和(hé)轉子主軸端麵融焊在(zài)一起。所以新風機安裝驗收時要注意核算自由端(duān)的軸承軸向間隙(xì)是否能滿足工況條件(jiàn)的膨脹量要求(qiú)。
  計(jì)算軸類膨脹量的方法很簡單:
  △L=L×(t-t0)×0.000012
  式中:△L——軸的膨脹(zhàng)量;mm;
     L——軸承座之(zhī)間的軸(zhóu)長度;mm;
     t——工況溫度(dù);℃;
     t0——設備安裝時的環境(jìng)溫度;℃。
  需要(yào)說明的(de)是,在夏季安裝(zhuāng)時還要考慮(lǜ)設備在冬季時的收縮(suō)量,這一點對於北方地區尤(yóu)其要注意。一(yī)般講(jiǎng)北方寒冷地區冬夏兩(liǎng)季的環境溫差Z大能達到80℃,如(rú)果長度是3m的軸在夏天安(ān)裝,冬天的Z大收縮量(停機時)就能接近3mm。
  2.2 安裝歪斜造成的軸承發燒
  軸承安裝歪斜,會(huì)造成滾珠不在軸承滾道(dào)的正確位置(zhì)滾動,甚(shèn)至引起較大的滾珠端麵與軸承座內座圈和外座圈擋台的軸向(xiàng)力,造成軸承過熱。軸承不正的情況排查起來比較(jiào)費功夫,LY公司的石灰石破碎機軸承發熱即是這種情(qíng)況,解決方法是將百(bǎi)分表吸在軸上,表針打在軸承外圈端麵,檢查一周端麵跳動,一(yī)般(bān)端麵跳動值(zhí)控製(zhì)在0.05以內。也可以用塞尺直接檢查軸承左(zuǒ)右側麵的遊隙。
  2.3 軸承本身裝配不當引起的發燒
  (1)配合不當
  軸承內孔與軸的配合采用基孔製,軸承外圓與軸承座孔的配合采用(yòng)基軸製(zhì)。一般在正常負荷情況下軸與軸承內座圈,采用j5,js5,js6,k5,k6,m6配合,軸(zhóu)承座孔與軸承外座圈采用j6,j7配合。旋轉的座圈,通常采(cǎi)用過(guò)盈配合,能在負荷作用下(xià)避免(miǎn)座圈在軸徑和軸承座孔的配(pèi)合表麵上(shàng)發生滾動和(hé)滑動。
  但有時由於軸徑和(hé)軸(zhóu)承座孔的尺(chǐ)寸測(cè)量不(bú)精確或配合麵粗糙度(dù)未達到標準要求,造成過大的過盈配合,使(shǐ)軸承座(zuò)圈受到很大擠壓,從而導致軸承本身的徑向間隙減少,使軸承轉動困難、發熱(rè),磨損加劇或卡死,嚴重(chóng)時會造成軸承內外座圈在安裝時開裂(liè)。不旋轉座圈常采用間隙或過盈不大的配合,這樣不旋轉座圈就有可能產生(shēng)微(wēi)小的爬動,而使座圈與滾動(dòng)體(tǐ)的接觸麵不(bú)斷更換,座圈滾道磨損(sǔn)均勻。同時也(yě)可以消除軸因熱(rè)伸長而使軸承中滾動體發生軸向卡(kǎ)住的現象。但過大的間隙配合,會使(shǐ)不旋轉座圈隨(suí)滾動體一同轉動,致使軸(或軸承座孔)與內座圈(或外座圈)發生嚴重磨(mó)損,而出現(xiàn)摩擦使軸承發熱、振動。
  TH公司的水泥磨減速機在更換新軸承後僅運轉(zhuǎn)兩個(gè)多小時就又被燒(shāo)壞,起初是因為用於(yú)固定軸承的偏心套與軸承外座圈之間間隙太大造成了減速機震動,維修(xiū)時在偏(piān)心套內表(biǎo)麵砸了(le)許多麻點(diǎn),同時又(yòu)塗抹了固齒膠,造(zào)成軸(zhóu)承外座圈無法產生軸向位移,從而不能滿(mǎn)足軸的膨脹要求而被燒壞。
  (2)裝配方法不當
  軸承和軸徑或軸承座孔的過盈(yíng)較(jiào)小時,多采用壓入法裝配。Z簡單的方法是利用銅棒和手錘,按一(yī)定的順序對稱地敲打軸承帶過(guò)盈配合的座圈,使軸承順利壓入。另外,也(yě)可用軟金屬製的套管借手錘打入或(huò)壓力機壓入。若操作(zuò)不當,則會使座圈(quān)變(biàn)形開裂,或者手錘(chuí)打在非過盈配合的座圈上,則會使滾道和(hé)滾動(dòng)體產生壓痕或軸承間接被破壞。
  
(3)裝配時溫度控製不當
  滾(gǔn)動軸承在裝配時,若其(qí)與軸徑的過盈較大(dà),一般采用熱裝法裝配。即將軸承放入盛(shèng)有機油的油桶中,機油桶外(wài)部用熱水或(huò)火焰加熱,工藝要求加熱(rè)的(de)油(yóu)溫控製在80℃~90℃,一般不會超過100℃,Z多不會超過120℃。軸承加熱後(hòu)迅速取出套裝在軸頸上。若溫度控製不當造(zào)成加熱溫度過高,則(zé)會使軸承產生回火而致硬度降(jiàng)低,運行中軸承就易磨損、剝(bāo)落、溫(wēn)升(shēng)過快甚至開裂。
  需要注意的是,用油“煮”軸承時,軸承應平放(fàng)在(zài)油桶內,並且在軸承與筒(tǒng)底(dǐ)之間墊一件高度(dù)約50mm的木塊或鋼筋支(zhī)架,加溫時配(pèi)合紅外線測溫儀(yí)或溫度計控製油溫。由於油(yóu)浴加熱方法對(duì)於軸承膨脹量的測量和溫度控製以及(jí)安裝等(děng)環節都不方便,建(jiàn)議(yì)采用電磁感應加熱器更為妥當(dāng)。
  (4)裝(zhuāng)配時對軸承間隙調整不當
  滾動軸承的間隙分為(wéi)徑(jìng)向間(jiān)隙(xì)和軸(zhóu)向間隙,其功用是保證滾動體的正(zhèng)常運轉和潤滑(huá)以及補償熱伸長。
  對於間隙可(kě)調(diào)整的軸承而言,因其軸(zhóu)向間隙和徑向間隙之間(jiān)有正比例的(de)關係,所以(yǐ)安裝是隻要調整好軸向間隙就可獲得所需(xū)的徑向間隙,而且它們一般都是成(chéng)對使用的(即裝在軸的兩端或一端),因此,隻需要調整(zhěng)一隻軸承的軸向間隙即可。但對於減速機而言,調整軸承間隙時應注意齒麵齧合情況(kuàng)。一般用墊片(壓鉛絲法)調整軸向間隙,有的也可用螺釘(dìng)或止推環調整。如果間隙調整過(guò)大或者運行過程中減速機端蓋鬆動造成軸承間隙過大(dà),不但會造成軸承自身振動大、噪(zào)音大、保持(chí)架(jià)易損壞等問題,還會進一步造成齒麵(miàn)齧(niè)合不正(zhèng)造成減速(sù)機打(dǎ)齒事(shì)故。如DY公司的2號窯中減(jiǎn)速機,SS公司1號窯煤磨減速機的打齒事故主要(yào)是因為(wéi)軸承軸向間隙過大,齒麵齧合不正造成的。
  對於(yú)間隙不可調整的滾(gǔn)動軸承,因其徑向間隙在製造時就已按(àn)標準確定好了,不能進行調整,此類軸承裝在軸徑上或軸承座孔(kǒng)內之後,實際的徑向間隙稱(chēng)為裝配徑向間隙,裝配時要使裝配徑向間隙的大小(xiǎo)恰好能在運轉中造成必要的工作徑向間隙,以保證軸承靈活轉動。此類軸承在工作時,由於(yú)軸在溫度升高時受熱伸長而使其內處座圈發生相對位移,從而使軸承的徑向(xiàng)間隙減少,甚至使(shǐ)滾動(dòng)體在內外座(zuò)圈間卡(kǎ)住。若將雙支承滾動軸承中(zhōng)的一個軸承(另一個軸承固定在軸上和軸承座(zuò)中)和側蓋間留出軸向間隙,可避免上述現象。
  比較典型(xíng)的例子是PY公司的2號(hào)篦冷機9號風機。一個月內更換了8盤軸承,Z後(hòu)懷疑軸承質量不好,改(gǎi)成進口軸承,仍(réng)無濟於事。
  真正原因是維修人員更(gèng)換(huàn)軸承時將加在上下軸承(chéng)座間的墊片(piàn)弄丟了,這樣壓緊上蓋後,軸承外圈變形被壓扁,徑向間隙變小或幾乎為零(líng),軸承一旦運行生熱,膨脹受阻便會因急劇高溫而燒壞,Z嚴重的(de)時候幾乎運行一兩(liǎng)個小時軸承便被燒壞。
  對該風機軸承壓鉛(qiān)絲檢查後,發(fā)現軸承座(zuò)配合麵各(gè)個部位(wèi)的過贏量差別很大,Z多的部位加了0.23mm墊片,Z少的(de)部位幾乎沒有增(zēng)加(jiā)墊片,隻靠塗密封膠來補償。軸承遊隙合(hé)適後,運行溫度40℃左右,一切正常。
  2.4 聯軸器對中不好也會造成軸承發(fā)熱或失效
  大多數運轉設備的輸入軸是通(tōng)過聯軸器(qì)與動力(lì)軸相連接,因此裝配時(shí)必須進行聯軸器的找正,使主動軸與從動軸在同一軸線上。電機瓦的發熱80%是由於對中不好造成的。如PY公司生料磨減速機(jī)電機(jī)瓦。XC公司的水泥磨減(jiǎn)速機聯軸器本身加工誤差太大,造成對中(zhōng)不好,電機軸承溫度高,設備振動大。另外在聯軸器安裝過程中一(yī)定(dìng)要注意主動端和從動端兩半聯軸器的相對位置標記(jì),避免柱銷孔偏差(chà)太大,造成柱銷安裝過(guò)緊(jǐn)的現象。
  3 轉子不平(píng)衡
  有些轉子(zǐ)在運行(háng)過程(chéng)中(zhōng)由(yóu)於受(shòu)到介質的腐蝕或(huò)固體雜(zá)質的磨損(sǔn),或者是軸出現彎曲,就會導致產生不平衡的(de)離心力,從而使軸承發熱、振動,滾道(dào)嚴重磨損,直至破壞。這一(yī)點對於磨機係統內(nèi)的循環風機尤為重(chóng)要。由於葉輪磨損(sǔn)較嚴重,磨損後(hòu)轉子平衡性(xìng)較差,風機(jī)震(zhèn)動較大,往往會造成軸承提前失(shī)效。
  4 檢查更換不及時
  軸承如發現嚴重的疲勞剝(bāo)落、氧化(huà)鏽蝕、磨損的凹坑、裂紋、硬度降低到HRC<60,或有過(guò)大噪音無法調整時,應及時更換。若檢查、更換不及時,則(zé)會造成軸承出現發(fā)熱、異聲、振動等情況甚至轉子(zǐ)的嚴重破壞,從而影響正常的生產。另外,軸承拆卸不當、設備地腳螺栓鬆動造成的振動,也會導致軸承滾道和滾動體產生(shēng)壓痕,軸承(chéng)內、外座圈的開裂。軸承運行過程中,應按規定周期進行檢查。
  5 軸承質量(liàng)不良
  滾動軸承零件以點接觸或線接觸的形式,在高的交變(biàn)接觸應力下(xià)長期工作。主機的精度、壽命和(hé)可靠(kào)性很大程度上決定於軸承。不(bú)論是普通軸承還是特種專用軸承,主(zhǔ)機對其壽命、性能和可靠性都(dōu)提出很高(gāo)的要求(qiú)。因此在軸承的采購驗收環節中一定要(yào)注意檢查,首先要采用正規名牌廠(chǎng)家的產品,關鍵部位甚至采用原(yuán)裝進口軸承,比如SKF軸承,NSK軸承,TIMKEN軸(zhóu)承與FAG軸承。特殊部位應進行特殊設計,比如輥(gǔn)壓機和立磨磨輥的軸承。
  PY公司和JY公司(sī)的輥軋(zhá)機(jī)軸承雖然經過特殊訂貨,但因國內(nèi)大型軸承製造質量不(bú)穩定,還是出現了滾圈內表麵(miàn)點蝕剝落現象,造成軸(zhóu)承發(fā)燒,輥壓機頻繁(fán)跳停的事(shì)故。
  6 軸承選型不當
  選用軸(zhóu)承時應注意該軸承的極限轉速、負載能力,不能超轉速(sù)、超負荷(hé)使(shǐ)用。
  7 綜合因素造成的軸承發熱
  AQ公司一期(qī)後排風機(jī)(型號:Y6-2x40-14NO30F)因為軸承頻繁發熱問題曾經影響生產。這件事情(qíng)的Z終解決曆時兩年多時間,直接費用30餘萬元。
  起初是(shì)因為葉輪自由端(duān)軸承發燒造成軸承內圈過熱與軸熔焊在一起,現場用砂輪修整軸(zhóu)頸後維持生產,因(yīn)為擔心該部位存在配合不好(風(fēng)機振動偏大)會給生產造成(chéng)長期隱(yǐn)患,大(dà)修時又重新更換了轉子主軸和軸承座(zuò)。更換後先是自由端軸承發熱,後是聯軸器側軸承發熱,開機半小時左(zuǒ)右(yòu)溫升便急劇達到80餘℃。反複多次,造成窯係統無法正常運行。其(qí)發生問題(tí)的(de)主要原因(yīn)分析如下:
  (1)初(chū)期自由端軸承發(fā)熱並燒壞的主要原因是外座圈壓的比較緊,軸承無法隨著主軸的膨脹產生軸向位移(yí)。另一原因是內座圈與軸之間的實際(jì)配合(hé)過盈量不足(或者已成為(wéi)過渡配合)。當係統氣體溫升(shēng)變化幅度較小時軸承隻是輕微微發熱,並不影響運轉。但如(rú)果工藝係統操作異常,氣體溫度過高,則造成膨脹(zhàng)量不足。內圈與軸之間產生滑(huá)動,並燒壞粘連。
  (2)更換轉子主軸和自由(yóu)端軸承座後自由端軸承發熱是因為瓦座加工時結合麵尖角未倒(dǎo)鈍,軸承安裝後造成“夾(jiá)幫”現象(xiàng)。對(duì)於新軸承座應該注(zhù)意裝配時的檢查,必要時按照“刮瓦(wǎ)”的要求進行處理。
  (3)聯(lián)軸器側軸承發熱是因為軸承和主軸的(de)垂直度不好(hǎo),外座圈偏斜,滾(gǔn)珠運行(háng)位置不正。因為(wéi)是舊(jiù)軸承,一旦軸溫異常,軸承位置變化較大,偏離原先的滾道位置,便會造成發熱。另外在風機運行過程中電機的底座頂絲座頂歪,電機位移,造成聯軸器對中精度(dù)差,也是重要原因之一。
  (4)軸承(chéng)座回油管較細,冬季溫度(dù)較低(dī),回油變慢,因為怕軸承座軸向漏油(yóu),崗位人員減少了軸承給油量。客觀上減少了(le)軸承潤滑油的供油量和循環量,也是軸承溫升過快(kuài)的一個重要(yào)原因。針(zhēn)對這一情況我們在現場調高了供油壓力(lì)。(減少(shǎo)了油站安全閥(fá)處回油管閥門的開度)
  結論:中控操作和現場巡檢人員對於設(shè)備軸承(chéng)溫升的異常情況應引起足夠警(jǐng)覺,它是(shì)軸承(chéng)和設備產生故障的先(xiān)期信號,如果處理滯(zhì)後、方法不當,將會使狀態進一步惡(è)化,造成重大事故。因此設備操作和維護人員(yuán)應該注意觀察軸承的溫度曲線和報警(jǐng)信息,並結合振動監測(cè)等手段(duàn),尤其要注意找到軸承發燒的真正原因,才(cái)能徹底消除設備隱患。
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