洛陽佰納軸承講解油膜軸承的特點、分類和常見的故障分析及解決方法
更新時間:2021-11-25點擊次數(shù):698次
現(xiàn)代軋機(jī)的主要特征是大型、高速、重載、連續(xù)、自動,現(xiàn)代大型軋機(jī)特別是具有板型、板厚自動控制的大型板、帶材連軋機(jī)大都采用油膜軸承,應(yīng)用在軋機(jī)上作為工作輥軸承或支承輥軸承的稱做軋機(jī)油膜軸承,這類軸承基本上屬于低速重載、中速中載或重載軸承。軋機(jī)油膜軸承是油膜軸承中承載最大的軸承之一。
油膜軸承的種類繁多,用途十分廣泛,像汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)軸承、天文、航空、航天設(shè)備使用的軸承等等。
油膜軸承主要由錐套、襯套、止推軸承部分、密封系統(tǒng)、鎖緊系統(tǒng)等部分組成。油膜軸承有很多特點:承載能力大,抗沖擊能力強(qiáng),使用壽命長,速度范圍寬,結(jié)構(gòu)尺寸小,摩擦系數(shù)低。
一般軋機(jī)機(jī)械可分為軋鋼機(jī)和有色金屬軋機(jī)(主要是鋁材軋機(jī)和銅材軋機(jī)),按軋制產(chǎn)品又可分為線材軋機(jī)、型材軋機(jī)、帶材軋機(jī)、板材軋機(jī)(分寬厚板、中厚板、熱軋板、冷軋板)等。現(xiàn)今軋機(jī)使用的軸承主要有滾動軸承和油膜軸承兩大類,根據(jù)軋機(jī)的不同性能和用途選用不同種類的軸承,一般軋鋼機(jī)和銅材軋機(jī)使用油膜軸承為主,鋁材軋機(jī)習(xí)慣使用滾動軸承。
線材軋機(jī)粗軋和中軋機(jī)組以使用滾動軸承為主,例如型鋼軋機(jī)和棒材軋機(jī)大多使用滾動軸承。預(yù)精軋和精軋則是以使用油膜軸承為主。
帶材軋機(jī)目前國內(nèi)仍是以滾動軸承為主,但因其承載低與壽命短等原因有逐步向油膜軸承發(fā)展的趨向。
板材軋機(jī)、一般中厚板軋機(jī)和熱連軋機(jī)都是使用油膜軸承,冷連軋機(jī)大部分使用油膜軸承,部分使用滾動軸承,其中以日本冷軋機(jī)推行使用較多,西歐、美國、俄羅斯、中國等其它國家很少推薦使用滾動軸承。
油膜軸承分類
油膜軸承按形成機(jī)理分為靜壓油膜軸承、動壓油膜軸承和動靜壓油膜軸承。
靜壓油膜軸承靠外部壓力形成純液體摩擦,因需要較為復(fù)雜的供油系統(tǒng),應(yīng)用較少。它的工作原理是軸頸和軸承被外界供給的一定壓力的承載介質(zhì)完全隔開,從而減低軸頸和軸承間相對摩擦,介質(zhì)膜體的形成不受相對滑動速度的限制,在各種速度(包括零速度)下,均有較大承載能力。根據(jù)介質(zhì)不同,靜壓軸承可分為液體靜壓軸承,氣體靜壓軸承。
動壓油膜軸承基于流體的動壓原理。旋轉(zhuǎn)的軸不斷地把具有一定粘度的潤滑油帶人收斂的楔形問隙,由于潤滑油在被軸卷吸人收斂的楔狀間隙的過程中受到壓迫,就產(chǎn)生了反抗力,當(dāng)在載荷方向動壓力之和足以能平衡外載荷時,在軸與軸承之間就形成了一個完整的壓力油膜,使軸與軸承的表面脫離接觸,形成純液體摩擦。
動靜壓混合軸承是一種既綜合了液體動壓和靜壓軸承的優(yōu)點,又克服了其缺點的新型多油楔油膜軸承。它利用靜壓軸承的節(jié)流原理,使壓力油腔中產(chǎn)生足夠大的靜壓軸承載力,從而克服了液體動壓軸承啟動和停止時出現(xiàn)的干摩擦造成主軸與軸承磨損現(xiàn)象,提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性;軸承油腔大多采用淺腔結(jié)構(gòu),在主軸啟動后,依靠淺腔階梯效應(yīng)形成的動壓承載力和靜壓承載力疊加,大大地提高了主軸承載能力,而多腔對置結(jié)構(gòu)又極大地增加了主軸剛度;高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能,保證了主軸具有很高旋轉(zhuǎn)精度和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
軋機(jī)油膜軸承的潤滑
油膜軸承是一種以潤滑油作為潤滑介質(zhì)的徑向滑動軸承,其工作原理是:在軋制過程中,由于軋制力的作用,迫使輥軸軸頸發(fā)生移動,油膜軸承中心與軸頸的中心產(chǎn)生偏心,使油膜軸承與軸頸之間的間隙形成了兩個區(qū)域,一個叫發(fā)散區(qū)(沿軸頸旋轉(zhuǎn)方向間隙逐漸變大),另一個叫收斂區(qū)(沿軸頸旋轉(zhuǎn)方向逐漸減小)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的軸頸把有粘度的潤滑油從發(fā)散區(qū)帶入收斂區(qū),沿軸頸旋轉(zhuǎn)方向軸承間隙由大變小,形成一種油楔,使?jié)櫥蛢?nèi)產(chǎn)生壓力。
承載油膜又稱之為壓力油膜,它起到平衡負(fù)載、隔離軸頸與軸套,將金屬間的固體摩擦轉(zhuǎn)化為液體內(nèi)部的分子摩擦,將摩擦磨損降至最低限度.因而能在最大范圍內(nèi)滿足承載壓力、抗沖擊力、變換速度、軋制精度、結(jié)構(gòu)尺寸與使用壽命等要求。
將軋制壓力、軋制速度、軸承間隙和潤滑油粘度四要素相匹配形成不間斷的穩(wěn)定承載油膜,實現(xiàn)液體動壓潤滑,以滿足軋機(jī)在不同運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的摩擦與潤滑。所以油膜軸承潤滑,常以下面三種形式表現(xiàn):
起動或停機(jī)時,盡管軸與軸承間有潤滑油,但由于運動速度等于零或趨近于零,流體動壓潤滑尚未形成或逐漸消失,軸與軸承必然直接接觸,此時處于邊介潤滑甚至是半干摩擦狀態(tài)。
軋機(jī)操作中,由于產(chǎn)生震動或進(jìn)水過多或供油不足或油質(zhì)有問題都可能產(chǎn)生混合潤滑。
軋機(jī)運轉(zhuǎn)正常平穩(wěn)時,呈流體潤滑。因此,油膜軸承的潤滑特點是上述三種情況交替存在的混合潤滑。
軋機(jī)油膜軸承潤滑油特點
為適應(yīng)鋼鐵企業(yè)高速、重載、自動化、大型化和高產(chǎn)的需要,解決軋機(jī)油膜軸承的潤滑要求,滿足日趨苛刻的工況條件,對軋機(jī)油膜軸承所用的潤滑油有了更高的要求。
軋機(jī)油膜軸承的潤滑特點,決定了潤滑油必須滿足其使用性能要求,方可保障軋機(jī)的正常運轉(zhuǎn)和連續(xù)生產(chǎn)。因此,潤滑油需具備以下性能:
優(yōu)良的粘溫性能(高粘度指數(shù)),在軸承溫度大幅度變動時仍能實現(xiàn)各個潤滑部位的正常潤滑。
優(yōu)越的抗乳化性能(即分水性),在長期使用中能迅速分離油中水份。
良好的抗磨及極壓性能,運轉(zhuǎn)時油中混入少量水分時,仍能形成油膜保持重載和抗磨性能。
良好的抗磨、防銹、抗泡沫性能,防止?jié)櫥到y(tǒng)產(chǎn)生銹蝕,阻塞油路、造成磨損和供油不足。
良好的氧化安定性、清洗性與過濾性,使?jié)櫥到y(tǒng)油路暢通,保證潤滑正常。
軋機(jī)油膜軸承的常見故障及對策
油膜軸承結(jié)構(gòu)原理雖不很復(fù)雜,但是其制造精度要求高,對安裝、使用、維護(hù)的要求也非常嚴(yán)格。為此,油膜軸承的裝配、檢修、使用維護(hù)工作的好壞直接影響其使用效果和使用壽命,以及企業(yè)作業(yè)現(xiàn)場連續(xù)化大生產(chǎn)能否正常運行。
從油膜軸承的失效形式來看主要有:
磨損、銹蝕、劃傷、片狀剝落、塑性流動、龜裂、燒熔、規(guī)則裂紋、邊緣磨損。從現(xiàn)場油膜軸承易發(fā)生的故障來看,主要體現(xiàn)在以下方面:漏油;軸承進(jìn)水;軸承發(fā)熱、燒損;異常磨損。軸承的失效是造成軸承發(fā)生故障的重要因素:
1、漏油
軋機(jī)油膜軸承漏油主要分為軸承本體漏油和聯(lián)接管件漏油。
?。?/span>1)軸承本體漏油
軸承本體漏油現(xiàn)場主要表現(xiàn)在軸承密封處即或是軸承端蓋接合部,或是排氣孔部位漏油。
原因分析:端蓋螺栓松動。由于軋制時振動較大,端蓋螺栓易被震松,造成端蓋松動,形成漏油;端面密封老化、破損造成漏油;軸承油封損壞或裝配不到位。
對以上情況可以采取的對策是:緊固端蓋螺栓并全部加彈簧墊,并在螺栓頭部鉆孔,用鐵絲穿孔對稱拉緊;定期對密封進(jìn)行檢查更換;對油封、水封、端面密封要裝配到位,不能有卡滯現(xiàn)象。
?。?/span>2)軸承聯(lián)接管件漏油
軸承聯(lián)接管件漏油主要表現(xiàn)為:出油管、管接頭、排氣孔等處的滲漏現(xiàn)象。
原因分析:進(jìn)出油管接頭未接好;管接頭密封損壞;油管破損;回油不暢,造成排氣孔漏油。
處理、預(yù)防對策:對進(jìn)出油口管接頭接好后進(jìn)行再確認(rèn);裝管接頭時要檢查密封使用情況并及時對老化、破損的密封進(jìn)行更換;定期對進(jìn)出油管進(jìn)行在線運行檢查;對排氣孔進(jìn)行改造,將排氣孔從油管接頭處改至油膜軸承端蓋上側(cè)。
2、軸承進(jìn)水
軋機(jī)油膜軸承進(jìn)水從現(xiàn)場觀察主要是供油系統(tǒng)油箱液位增高:在沒有補(bǔ)充油品的情況下,說明冷卻水已大量滲入。并且從油箱排水口可以排出水。
進(jìn)水的主要原因是:軸承回轉(zhuǎn)密封、老化破損,從而導(dǎo)致進(jìn)水;排氣孔位置不合理,可導(dǎo)致在系統(tǒng)運行一段時間后,回轉(zhuǎn)密封處出現(xiàn)輕微負(fù)壓從而進(jìn)水;從油箱的蒸汽加熱管路或冷卻水的管路中進(jìn)水。
進(jìn)水后所產(chǎn)生的后果主要是造成維襯套的大量銹蝕報廢,降低油膜強(qiáng)度;減弱潤滑油的脫水性能??s短油品的使用周期。
針對以上情況可以采用的對策是:對所有下機(jī)的軸承箱的水封進(jìn)行全面檢查更換;對在線運行的軸承箱進(jìn)行跟蹤,嚴(yán)密注意油箱的液位變化及每天油箱定時放水的時間和水量;重新設(shè)計改造進(jìn)氣孔的位置及形狀。也就是將進(jìn)排氣孔從回油接頭處改至軸承箱端蓋上側(cè),從而避免了在系統(tǒng)啟動后由于進(jìn)出油口的壓力變化而影響軸承內(nèi)部的壓力。
3、軸承發(fā)熱、燒損
在現(xiàn)場運行中,油膜軸承在某種異常情況下軸承會突然發(fā)熱,而且溫度會急劇升高,并會產(chǎn)生煙霧和大量水蒸氣,最后電機(jī)無力拖動或傳動環(huán)節(jié)損壞而被迫停機(jī);這就是"燒熔",即發(fā)生在軋機(jī)運行中,襯套巴氏合金被熔化的現(xiàn)象。它還有一種情況是在軸承拆開時發(fā)現(xiàn)巴氏合金被熔化。
造成其故障的主要原因可能為:違規(guī)操作。在潤滑油尚未循環(huán)的情況下,便啟動軋機(jī);在軋機(jī)工作中潤滑油系統(tǒng)突然停止供油,如管路堵塞、油管接頭脫落等;在軋機(jī)速度升高到正常軋制速度時,潤滑油供應(yīng)嚴(yán)重不足;軋制壓力過大,軋速過高;油膜軸承相對間隙過小或者過大;潤滑油粘度過小或者潤滑油乳化嚴(yán)重,含水量過高,從而造成邊界摩擦,發(fā)熱后難以導(dǎo)出,造成巴氏合金熔化。
可以采取的預(yù)防對策:加強(qiáng)維護(hù),避免潤滑系統(tǒng)事故。主要對自控、自鎖裝置做經(jīng)常性的檢查;定期檢查軸承的間隙并及時進(jìn)行調(diào)整更換;強(qiáng)化現(xiàn)場的點檢,關(guān)鍵部位,定時專人檢查;對以前的管路及管接頭進(jìn)行改造,杜絕由于管路泄漏而造成的故障。
軋機(jī)油膜軸承的安裝步驟
軋機(jī)油膜軸承的組裝。在對軋機(jī)油膜軸承進(jìn)行組裝時,首先對軸承座、油膜軸承錐套、襯套和輔助配件清洗,清洗時不得使用刮刀及磨料。利用翻轉(zhuǎn)機(jī)將清洗后的軸承座翻轉(zhuǎn),使軸承座孔垂直,輥外側(cè)且開口向上。
一般的安裝方法是在將錐套裝入襯套孔的過程中間斷性地下降錐套,并對軸承座到錐套邊部的周向四點進(jìn)行測量,調(diào)整起重設(shè)備,使四點測量值相同,然后將錐套緩慢落放到安裝位置。當(dāng)錐套裝入襯套約一半時,旋轉(zhuǎn)錐套使鍵槽在軸承座的水平中心線上方。
將軋機(jī)油膜軸承的靜壓軟管、快換接頭、連接接頭及密封預(yù)先裝配好,然后將靜壓軟管穿過軸承座上的開孔,其一端與襯套靜壓彎頭連接。需要切記的是,快換接頭安裝后,必須低于軸承座表面的1/8。