提升機(jī)滑動(dòng)軸承的磨損失效分析
2019-09-11關(guān)鍵詞:提升機(jī);滑動(dòng)軸承;磨損失效
對(duì)于在煤礦提升機(jī)而言,滑動(dòng)軸承是眾多零部件中Z為關(guān)鍵的部件,為確保煤礦提升機(jī)能夠安全運(yùn)行,降低故障概率,必須對(duì)其中的滑動(dòng)軸承的磨損、潤(rùn)滑等方面進(jìn)行深入地分析,有效地降低檢修成本,進(jìn)而確保煤礦開采工作的順利推進(jìn)。
1 煤礦提升機(jī)滑動(dòng)軸承失效的相關(guān)概述
滑動(dòng)型煤礦提升機(jī)運(yùn)作時(shí),其滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)屬于流體型潤(rùn)滑范圍,在這一狀態(tài)下的滑動(dòng)軸承失效通常包括以下原因:
①軸承承壓過大,或是運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)溫度較高導(dǎo)致油膜承載力下降,增大可軸頸與軸承襯的接觸摩擦,給軸承系統(tǒng)造成嚴(yán)重的磨損傷害而失效;②在軸承的生產(chǎn)、加工過程中,有金屬切削殘留固體物落入軸承中,導(dǎo)致軸承在運(yùn)行過程中磨損而運(yùn)行疲勞;③軸承超時(shí)間負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致軸承嚴(yán)重磨損而失效;④運(yùn)行過程中,軸承與軸之間間隙不斷變小,咬合度過于緊密,兩者活動(dòng)空間不足而失效;⑤軸承出廠質(zhì)量問題,在制造過程中即出現(xiàn)了嚴(yán)重磨損。
通常來說,軸承在運(yùn)行過程中與軸頸進(jìn)行了直接接觸的部分,其材料主要是在考慮如何減少磨損而特定設(shè)置的。為了提升軸承使用質(zhì)量,同時(shí)節(jié)約貴重金屬的用量,軸承與軸頸直接接觸部分表面都會(huì)附上一層具備良好潤(rùn)滑功能材料作為里襯。鑒于滑動(dòng)軸承的失效表現(xiàn)極其原因,要求了里襯必須具備以下極為良好的性能:
①在應(yīng)對(duì)摩擦力方面,具備較好的融合度與抗摩擦效果;②面對(duì)高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間的軸承運(yùn)作,里襯必須具備優(yōu)秀的抗疲勞能力;③能夠自動(dòng)將外來固體顆粒隱藏或遷出,降低尤其帶來的軸頸磨損嵌入程度;④能夠有效降低摩擦力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在磨合過程當(dāng)降低軸頸工作誤差;⑤具備良好的抗腐蝕性能力和抗摩擦受損能力;⑥工藝性能突出,經(jīng)濟(jì)特征良好,成本可控。
另外目前在制造軸承的使用材料方面,多是采用錫基巴氏合金以及鉛基巴氏合金這兩種,這兩種材料在減摩降壓方面有著突出的優(yōu)勢(shì),較為適應(yīng)軸承的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
2 提升機(jī)滑動(dòng)軸承的摩擦磨損機(jī)制
2.1摩擦磨損形成的情況
滑動(dòng)軸承的摩擦磨損與其形成的形式息息相關(guān),有相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,使用巴氏合金材料制造的軸承比較容易出現(xiàn)擦傷問題,但是卻不會(huì)出現(xiàn)磨粒現(xiàn)象。然而就現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究得出結(jié)論:巴氏合金材料滑動(dòng)軸承在發(fā)生摩擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生大量磨粒。提升機(jī)在實(shí)際運(yùn)作過程中,需要進(jìn)行頻繁的啟動(dòng),因此滑動(dòng)軸承發(fā)生摩擦磨損與形成動(dòng)壓油膜的情況下通常都會(huì)歷經(jīng)靜止、軸頸啟動(dòng)與軸頸穩(wěn)定運(yùn)行這三個(gè)狀態(tài)。根據(jù)筆者對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)研究以及結(jié)合自己多年工作經(jīng)驗(yàn)來看,在這三個(gè)狀態(tài)中軸頸啟動(dòng)階段發(fā)生的磨損狀況Z為明顯,并有顆粒產(chǎn)生。
2.2提升機(jī)滑動(dòng)軸承的磨損產(chǎn)物
巴氏合金材質(zhì)的軸承摩擦后形成的聚合物即是軸承磨損產(chǎn)物,隨著時(shí)間的增加,聚合物有小到大進(jìn)行生長(zhǎng)。在磨粒的粒度較小時(shí),可通過提取提升機(jī)正在使用滑油作為樣品,利用原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn),即可得出磨損的金屬含量,從中發(fā)現(xiàn)Sn、Pb、Cu的含量通常較高。
鑒于對(duì)提升機(jī)滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑磨損狀態(tài)的了解,不難看出軸承襯磨損速率較高,極易出現(xiàn)運(yùn)行故障,因此確保滑動(dòng)軸承的正常運(yùn)行,關(guān)鍵在于潤(rùn)滑處理。降低摩擦力,提升散熱效果,這是潤(rùn)滑油發(fā)揮的主要作用,潤(rùn)滑油在輔助各個(gè)機(jī)器、部件進(jìn)行潤(rùn)滑運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的磨粒。在潤(rùn)滑油的作用下,數(shù)量龐大、硬度較大的合金鋼磨粒對(duì)于軸承的摩擦傷害大大降低。但是,處于混合潤(rùn)滑狀態(tài)的滑動(dòng)軸承會(huì)產(chǎn)生一些粒度較小且外形勻稱的金屬磨粒,并在高溫、高壓與摩擦力的共同作用下被嵌入進(jìn)骨動(dòng)軸承當(dāng)中,久而久之金屬磨粒的密度越來越大,軸頸和軸承的摩擦阻力大大增加,在運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)塑性變形形成更加強(qiáng)烈的摩擦點(diǎn),導(dǎo)致此處的間隙逐漸變小直至咬死,甚至出現(xiàn)軸承斷裂現(xiàn)象。而當(dāng)外力大于節(jié)點(diǎn)出的結(jié)合力時(shí),結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂。若是剪切斷裂在粘結(jié)點(diǎn)上端,是為零磨損狀態(tài);若是低強(qiáng)度處出現(xiàn)剪切斷裂,則會(huì)發(fā)生材料轉(zhuǎn)移的問題。在以后持續(xù)發(fā)生的摩擦作用下,粘附在軸頸表面的物質(zhì)逐漸脫落,形成磨粒。
2.3做好提升機(jī)滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑工作
通過研究來看,由于煤礦提升機(jī)結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)等通常都是固定的,因此針對(duì)其預(yù)防磨損失效上重點(diǎn)需集中到潤(rùn)滑上。目前不少煤礦提升機(jī)滾動(dòng)軸潤(rùn)滑上主要是借助于和減速器共用的集中供油系統(tǒng)來進(jìn)行,在這種情況下為了預(yù)防磨損失效情況我們應(yīng)按照煤礦提升機(jī)滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度與所承受負(fù)荷去決定使用何種粘度值的潤(rùn)滑油。比如當(dāng)滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)速度快而承受負(fù)荷小時(shí),由于動(dòng)壓油楔地出現(xiàn)且油層會(huì)出現(xiàn)較大相對(duì)位移,我們所選用潤(rùn)滑油粘度值應(yīng)當(dāng)偏小。同時(shí),假如煤礦提升機(jī)在工作中時(shí)常出現(xiàn)往復(fù)、變速以及震動(dòng)等情況的話,為了預(yù)防滾動(dòng)軸承磨損失效我們應(yīng)當(dāng)選擇粘度值較大的潤(rùn)滑油。另外,針對(duì)一些煤礦提升機(jī)滾動(dòng)軸承受到的負(fù)荷一直較為平穩(wěn)的話,其潤(rùn)滑油應(yīng)當(dāng)選擇粘度值較小的類型。
3 滑動(dòng)軸承的間隙確定以及對(duì)其地調(diào)整
徑向間隙與軸向間隙是滑動(dòng)軸承兩種主要間隙類型,其中前者又可劃分為頂間間隙與側(cè)間隙。徑向間隙的存在是讓軸頸和軸承之間準(zhǔn)確運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障,而軸向間隙則是為了確保軸頸溫度升高的同時(shí)長(zhǎng)短能夠自由地進(jìn)行伸縮。
3.1間隙地確定
滑動(dòng)軸承徑向間隙地確定,通常來說是以設(shè)計(jì)裝配的性質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn),一般而言,頂間隙是側(cè)間隙的一倍。而對(duì)與滑動(dòng)軸承的軸向間隙地確定,必須結(jié)合其具體的結(jié)構(gòu)形式,應(yīng)確保其大于軸頸運(yùn)行過程中飯的Z長(zhǎng)伸縮,通常要在要根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同從而確定其結(jié)構(gòu)形式,一般情況下,要在2毫米以下,但是也要保證其效于2mm。
3.2滑動(dòng)軸承間隙的量定和調(diào)整
必須先把軸頸安排于極端位置之后才能進(jìn)行確定滑動(dòng)軸承間隙,通過使用百分表、塞尺等進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量操作,再將這兩個(gè)極端位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加計(jì)算,就可以得出軸向間隙大小。塞尺是測(cè)量滑動(dòng)軸承側(cè)間隙時(shí)使用的主要測(cè)量工具,測(cè)量過程應(yīng)使其常人長(zhǎng)度為為30度的圓弧為宜。而對(duì)于頂間隙的測(cè)量,塞尺繪制壓鉛絲的方法均可,而通常后者更具準(zhǔn)確性,應(yīng)注意的是,選擇較為柔軟的鉛絲,其半徑保持在頂間隙數(shù)值的2-3倍為宜,長(zhǎng)度控制在15mm-20mm為宜。
3.3間隙地調(diào)整
若是滑動(dòng)軸承的頂間間隙大于極限數(shù)值,就要對(duì)瓦口調(diào)整力度進(jìn)行減弱調(diào)整,確保力度適宜。同時(shí),對(duì)與軸頸與軸承下端位置也要進(jìn)行認(rèn)真的檢查、調(diào)整,通常要確保接觸角要在120°以內(nèi)。
4 結(jié)束語
礦井提升機(jī)對(duì)煤礦開采活動(dòng)極為重要,而滑動(dòng)軸承型提升機(jī)在目前仍然占據(jù)極為核心的位置,應(yīng)用也較為廣泛。因此對(duì)于滑動(dòng)軸承的維護(hù)、維修也是極為重要。充分地對(duì)提升機(jī)滑動(dòng)軸承磨損失效進(jìn)行分析,才能在維護(hù)過程中有效地確保提升機(jī)的正常運(yùn)行,同時(shí)有效降低維護(hù)、維修的成本,提升經(jīng)濟(jì)效益。
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作者簡(jiǎn)介:
馮培軍(1972-),男,本科,畢業(yè)于太原理工大學(xué)工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè),電氣工程師,研究方向:煤礦供電、大型搞定設(shè)備電氣控制。
來源:《中國(guó)化工貿(mào)易·上旬刊》2019年6期

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