PDF《离心风机过桥轴承损坏分析与探讨》

离心风机过桥轴承损坏分析与探讨 李林1 , 冯学燕2 (11 中国铝业青海分公司 炭素厂 ;

21 青海省计量检定测试所 , 青海 西宁 810108) [摘要] 针对日常维修工作中经常发生的因轴承选取、 安装不当等因素造成轴承游隙过小、 甚至负游隙、 导致轴承 损坏的问题 ,通过一起离心风机烧损轴承事例 ,指出轴承安装后的有效游隙过小是轴承烧损的关键因素 ,并提出相 应的解决方案.

[关键词] 轴承 ;

游隙 ;

校核 [中图分类号] TH432 [文献标识码] B [文章编号]

1003 - 8884(2008)

06 -

0046 -

03 Analysis and Discussion on the Damage of G ap Bridge Bearing in Centrifugal Blower LI Lin1 , FENG Xue2yan2 (11Carbon Plant ,Qinghai Branch ,CHALCO. ;

21Qinghai Verification and Test Institute ,Xining

810108 ,China) Abstract : Because of the improper bearing'

s selection ,installation and other factors during the routine mainte2 nance ,this paper emphasizes on the bearing damage problem caused by too small bearing clearance even minus clearance ,takes a burning damaged bearing in centrifugal blower as an example ,points out that too small effec2 tive clearance is the main factor of the bearing burning ,then puts forward the solution scheme. Key words : bearing ;

clearance ;

checking [收稿日期]

2008 -

09 -

02 [作者简介] 李林(1974 - ) ,男 ,青海西宁人 ,工程师 ,大学 本科 ,主要从事铝电解设备维修与管理工作. 冯学燕(1972 - ) ,女 ,山西翼城人 ,工程师 ,硕士 ,主要从 事计量业务管理工作.

1 故障描述及初步分析 中国铝业青海分公司成型车间使用离心风机做 为C7 除尘器的引风机 ,该离心风机在

2008 年年初 进行了检修 ,检修后开机仅几个小时 ,电机一端的轴 承即发热 ,温度达到

120 ℃,而风叶一端的轴承温度 正常.该风机使用

22316 轴承

2 套.停机后打开风 机轴承座检查 ,距电机一端的轴承已损坏 ,距风叶一 端的轴承正常. 距风叶一端的轴承温度正常 ,经塞尺检测 ,游隙

0106 mm ,符合国家标准 0105~0108 mm(C0 组) [1] . 距电机一端的轴承因发热 ,滚子和内、 外圈滚道 表面已变成黑蓝色.经塞尺检测 ,游隙仅为

0103 mm.

2 轴承游隙验算 初步判断为距电机端的轴承之游隙过小造成轴 承发热损坏.为查找造成游隙过小的原因和选取修 复轴承的游隙 ,根据下列公式进行了验算[2] : Δe = Δo - δ fi - δ fo - δ t (1) 式中 Δe ― 轴承使用中的有效游隙 ,mm;

Δo ― 轴承的初始游隙 ,mm;

δ fi ― 轴承内圈与轴配合引起的游隙减少量 , mm;

δ fo ― 轴承外圈与轴壳配合引起的游隙减少 量,mm;

6 4 设备维修 有色设备 2008(6) 图1正常轴承与发热烧损轴承照片 Fig.

1 Pictures of normal bearing and burning damaged bearing δ t ― 轴承内外圈温差导致的游隙减少量 , mm. 根据公式(1) ,造成轴承在使用中有效游隙Δe 值过小的可能原因为 :初始游隙 Δo 值可能是下限 ;

内圈与轴配合引起的游隙减少量δ fi值及外圈与轴 壳配合引起的游隙减少量δ fo值可能很大 ;

轴承内外 圈温差导致的游隙减少量δ t 值可能亦很大. 对出现问题的轴承进行测量 ,有关数据如下[3] : 轴承外径 D =

170 mm ,公差 ( -

01025 mm~ +

0 mm) ;

轴承内径 d =

80 mm ,公差 ( -

01015 mm~ +

0 mm) ;

实测为 Φ80 -

01015 mm ;

轴承外圈内径 De = (7D +

3 d) /

10 =

143 mm ,轴 承内圈外径 di = (3D +

7 d) /

10 =

107 mm;

轴承外圈滚道直径 Do = (4 D + d) /

5 =

152 mm;

轴承游隙(C0 组) :最大

0108 mm ,最小

0105 mm. 图纸尺寸配合主轴 (实心) 直径

80 mm ,公差为 k5( +

01002 mm~ +

01015 mm) ;

实测为 Φ80 +

01013 mm;

图纸尺寸配合的孔直径

170 mm ,公差为 J6 ( -

01007 mm~ +

01018 mm) ;

实测为 Φ170 -

01006 mm;

图纸尺寸配合的轴壳外径 Dh =

270 mm ,配合主 轴为实心轴 do =

0 mm;

实测轴承正常工作时 ,内圈温度高于外圈 ,约为

10 ℃.

211 内圈与轴配合引起的游隙减少量δ fi δ fi = Δd・ d di ・

1 - do d

2 1 - do di

2 (2) = (01015 + 01013) * 80/ 107[1 - (0/ 80)

2 ]/ [1 - (0/ 107)

2 ] =

01021 mm 式中 Δd ― 内径与轴配合的过盈量 ,mm;

d ― 轴承内径 ,mm;

di ― 轴承内圈平均外径 ,mm;

do ― 空心轴的内径 ,mm ,实心轴 do = 0.

212 外圈与轴壳配合引起的游隙减少量δ fo δ fo = Δ D・ De D ・

1 - D Dh

2 1 - De Dh

2 (3) = (0 + 01006) * 143/

170 * [1 - (170/ 270)

2 ]/ [1 - (143/ 270)

2 ] =

01005 mm 式中 Δ D ― 外径与轴壳配合的过盈量 ,mm;

D ― 轴承外径 ,mm;

De ― 轴承外圈平均内径 ,mm;

Dh ― 轴承座外径 ,mm.

213 轴承内外圈温差导致的游隙减少量δt δ t = Δt・ α ・ Do (4) =

1112 *

10 -

5 *

10 *

152 =

01017 mm 式中 α― 轴承钢的膨胀系数

1112 * 10-

5 ,(1/ ℃ ) .

214 最小有效游隙 Δemin Δ emin = Δo - δ fi - δ fo - δ t =

0105 -

01021 -

01005 -

01017 = 01007mm 轴承烧损后 ,现场实测的轴承游隙为

0103 mm , 无法认定为初始游隙 Δo ,所以初始游隙 Δo 按照标 准选择为

0105 mm. 经验算 ,轴承的有效游隙 Δ emin =

01007 mm ,表 明轴承的有效游隙已接近 0.由于套圈的形状误差 与滚动体的不一致性、 与轴承配合的轴和孔的形状 误差等原因 ,实际上轴承可能已在负游隙 (过盈) 状 态下运行 ,这将引起内、 外圈滚道与滚动体表面摩擦 发热增大 ,轴承温升提高 ,进而造成轴承因严重发热 而损坏.

3 处理方案

311 轴与轴承的配合间隙 从有效游隙 Δ emin的计算过程可以看到 ,轴承内 圈与轴的过盈配合尺寸过大是造成有效游隙 Δ emin 减少的主要因素.修理轴因偏差余量太小 ,无法实 现 ,只有更换轴承.对库存中的

22316 轴承的内径 进行测量 ,最大值为 Φ80 -

01007 mm ,轴承外径尺寸为 Φ170 -

0100 mm ,初始游隙 Δo 为0106 mm.经计算 ,有 效游隙 Δ emin 可以达到

01028 mm ,故选择

22316 轴74设备维修 有色设备 2008(6) 承.

312 选取更大游隙的轴承 为了保证设备长久运行 ,重新选用 22316/ C3 轴承,C3 组游隙(最大

0111 mm ,最小

0108 mm) ,则最小 有效游隙 Δ emin =

01036 mm.

4 使用效果 修复后 ,经过半年的使用 ,该离心风机过桥轴承 温度和运行情况良好 ,温度为

45 ℃,振动为

0107 mm ,符合使用要求. [参考文献] [1] G B/ T4604-

1993 滚动轴承径向游隙[S]. [2] 张松林. 最新轴承手册 [M]. 北京 :电子工业出版社 , 2007. [3] 赵汝嘉. 机械设计手册(软件版) [M]. 北京 :机械工业出 版社 ,2003. ⊥ 世界最大规格磨齿螺旋锥齿轮问世由株洲沃尔得特种齿轮有限公司承担的 大规格高精度 高速重载圆弧锥齿轮开发与研究 项目 ,日前通过了湖南省 科技厅组织的科技成果鉴定.这是我国重大装备在基础件 领域的一次重大突破 ,再一次打破了国外对我国的技术垄 断. 我国大型装备的自主研发一直受关键零部件的制约 ,尤 其是我国汽车装备、 矿山装备、 冶金装备、 石油装备、 建材装 备、 发电和船舶装备等领域所需的大规格高精度螺旋锥齿 轮 ,长期以来一直依赖进口 ,世界上只有美国和德国能够生 产.其中 ,美国设备加工的最大外圆直径为

800 mm ,德国为

1000 mm;

这次通过鉴定、 并由沃尔得公司采用国产 YK22100 全数控螺旋锥齿轮铣齿机和磨齿机批量生产的螺旋锥齿轮 的最大外圆直径达

1100 mm ,模数最大为

24 mm ,齿宽最大为

190 mm ,锥齿轮轴的最大定位直径为

200 mm(国外设备加工 主动轮定位轴直径仅为

100 mm) ,产品精度达到 5~6 级 ,这 是目前我国大规格高精度螺旋锥齿轮在国内能够获得的最 大加工能力 ,是目前世界上最大规格的磨齿螺旋锥齿轮.鉴 定委员会认为 ,该产品的研制成功 ,填补了国内空白 ,打破了 国外产品的垄断 ,有效缓解了我国重大装备领域关键零部件 的制约瓶颈 ;

使我国成为第三个拥有生产数控螺旋锥齿轮铣 齿机、 磨齿机、 研齿机系列高档设备的国家. 随着我国经济的迅速发展 ,矿山、 水泥、 轧钢等行业的生 产线越做越大 ,从而催生了我国大型减速机市场.中船重工 重庆齿轮箱有限公司是国内最大的工业重型减速机制造企 业之一 ,作为此次大规格高精度高速重载圆弧锥齿轮的用 户 ,近年设计生产的立式磨减速机是解决水泥磨粉、 电厂磨 煤、 钢渣矿渣磨粉等特殊要求的专利产品.高精度、 高强度、 大规格、 硬齿面螺旋锥齿轮是适应这种产品特定要求的高技 术核心部件 ,但由于受制于国外技术的垄断 ,重齿公司制造 的立式磨机自投产以来使用的此部件一直依赖进口 ,且资源 相当紧张 ,普遍订货周期长 ,价格昂贵.一对齿轮仅运费就 需2万欧元.这次沃尔得的研发成功 ,使其在国内即可获得 资源 ,零部件瓶颈得到有效缓解 ,主机产品的成本可以大大 降低 ,中船重工重庆齿轮箱有限公司的市场竞争力也将随之 提高. 专家、 用户在肯定这一成果重大意义的同时 ,对成立时 间不及两年的株洲沃尔得特种齿轮有限公司能够取得如此 业绩赞叹有加.据公司负责人介绍 , 沃尔得 即为英语 世界 的音译 ,表明公司 要做世界级企业 的远大目标 ;

同时 , 沃 即 我 , 尔 即 你 ,即希望企业与用户、 与同行一起和 谐发展.沃尔得特种齿轮有限公司将企业经营定位为特种 齿轮的开发、 设计、 生产、 销售及技术咨询服务 ,一期投入

1500 万元 ,建成了一条加工产品直径能够达到

1100 mm 的全 数控高精度螺旋锥齿轮生产线.公司采取产、 学、 研、 用相结 合的创新方式 ,与中南大学以及重齿公司等重点用户和设备 制造企业结成创新联盟 ,从设计开发、 设备制造、 产品加工、 使用效果等方面 ,形成一条龙联合攻关 ,从而使国内重型螺 旋锥齿轮制造在规格、 质量、 数量方面迅速取得突破.如在 研制

1100 mm 齿轮时 ,公司就大胆打破螺旋锥齿轮两种齿制 的理论束缚 ,在不改变安装尺寸、 确保原齿轮强度的基础上 , 将齿制由传统的圆弧收缩齿制或摆线齿改为圆弧等高齿 ,并 在齿轮规格和加工工艺上大胆进行创新 ,使产品几何精度全 部达到了 5~6 级 ,生产周期由原来的

16 个月缩短到

3 个月 , 实现了世界性的突破.2008 年4月15 日 ,沃尔得公司首批 大型螺旋锥齿轮产品发往重庆齿轮箱有限公司 ,经检验 ,各 项性能指标全部合格 ,完全可以替代进口 ;

随之与重齿签订 了800 多万元的供货合同.现沃尔得公司的产品已与石油、 建材、 电力、 矿山、 钢铁等行业所用的主减速机形成配套 ,单 月产量已突破

20 套.同时 ,围绕沃尔得特殊齿轮的生产 ,一 些社会资源主动为其提供配套服务 ,沃尔得也将热处理等工 艺环节外包给专业公司 ,使自己在少投入、 甚至不投入的情 况下 ,获得更大的生产能力.采用这种集群化、 专业化的发 展模式 ,使沃尔得赢得更多的时间和人力、 物力专注于关键 技术的创新和核心能力的提升.公司在形成

1100 mm 重型 螺旋锥齿轮加工能力的基础上 ,计划再建一条能够生产直径 为1600 mm 的高精度螺旋锥齿轮生产线.项目建成后 ,公司 将成为国内乃至全球最大的硬齿面高精度大规格........