賈永進
（科思創聚合物（中國）有限公司）

　　【摘　要】主要分析原先德國進口60B01風機剖分式軸承座設計上的不足及使用過程中故障頻發的原因，設計了新的整體式軸承座，選擇了合適的金屬材料和制造工藝。改造后，風機運行平穩，軸承潤滑良好。經過連續三年的運行測評，其可靠性得到高度認可，維修成本大大降低，也徹底解決了過去故障頻發等一系列問題，工廠穩定運營，取得了較好的經濟效益。
　　主要分析進口60B01風機是瓶級切片事業部60K01熱媒爐的重要附屬設備，它的穩定運行是保證熱媒爐乃至整個聚酯生產線穩定運行的前提。由于多年連續運行，風機故障頻發，主要表現在：軸承座磨損，導致軸承跑外圈，軸承座密封失效漏潤滑油，軸承燒毀現象時有發生。60B01風機軸承座和傳動軸采購周期長、價格昂貴，如果風機頻繁出現故障，則沒有足夠的備件可換，這給熱媒爐的連續穩定運行帶來了嚴重的隱患。每次因漏油、跑外圈導致軸承燒毀，都會使檢修人員工作量大大增加，又影響工作環境，因此大膽提出將60B01軸承座的改造作為穩定生產、保證設備正常運行的重要措施。

　　心風機工作原理如下：氣體軸向進入離心風機內，當氣體通過旋轉葉輪的流道時，由于葉片的作用，葉輪對氣體做功產生巨大的離心力，使氣體獲得能量（靜壓和動能）。氣體壓力提高和動能增加后突然轉變為垂直于風機軸的徑向運動，當氣體獲得的能量足以克服其阻力時，則可將氣體輸送到高處或遠處。

離心風機主要由葉輪、機殼、軸封、前導器、傳動部件等部分組成。

　　風機的故障原因有出口壓力不足，振動大，葉輪、軸承損壞，軸封泄漏等。本文只介紹風機軸承座的故障。
　　1　風機軸承座故障原因分析
　　1.1軸承座的作用
　　進口60B01風機軸承座原來是一種剖分式結構（圖1），在風機中主要起連接電機、支撐葉輪、傳動作用。與懸臂式風機相比具有保護電機，減少振動，防止因軸承損壞而導致電機燒毀的作用。

　　1.2故障原因分析
　　60B01軸承座損壞頻繁，是造成風機故障的主要原因。該風機軸承座結構在原設計上存在著一些問題，它采用的是部分式結構，兩只滾動軸承（NU214）分別固定在傳動軸兩端的兩個剖分軸承座之間，軸承外圈靠卡簧定位，內圈靠鎖緊螺母鎖緊錐形軸套達到在軸上固定的目的。
　　（1）設計缺陷。軸承外圈用兩個擋圈固定，配合間隙較大，軸承有較大的竄動余量，軸承與軸承座相對運動摩擦，造成軸承跑外圈，一旦軸承跑外圈必然導致風機振動增大，噪聲增大，軸承損壞加劇。同時，軸承游隙得不到精確調整，振動較大。
　　（2）安裝精度達不到要求。由于軸承座是剖分式結構且采用油潤滑方式，兩半軸瓦之間使用石棉墊片密封，石棉墊片具有較大的壓縮量，軸瓦與軸承外圈的配合公差得不到精確保證，有時會出現軸承外圈壓不緊的情況，進而直接導致軸承跑外圈。
　　（3）軸承座漏油。該軸承座油標為玻璃管，采用油氈密封，由于是剖分式結構，靜密封點多，極易漏油。漏油嚴重會導致軸承缺油，軸承潤滑不良會加劇軸承滾道及滾子磨損，使振動增大，從而造成軸承損壞。
　　（4）備件價格昂貴，庫存少。該備件需進口，價格極其昂貴，并且采購周期較長，風機頻繁故障時則無備件可用，在極端故障情況下給快速恢復生產帶來了巨大挑戰。
　　2　改造方案及實施步驟
　　2.1改造方案
　　一方面依據該設備的安裝位置，設計并加工一根新軸，使其一端滿足與風機葉輪、蝸殼的連接配合，另一端滿足與聯軸節的連接配合；設計并加工一只軸承座，改剖分式為整體式。另一方面改原先的油潤滑方式為脂潤滑方式，采用2#鋰基進行潤滑，軸承內側增設擋油環。

　　2.2實施步驟
　　在一致性和利舊的原則下進行改造。

　　2.2.1風機軸承座體的改造思路與設計
　　（1）原60B01軸承座的中心高為110mm，改造后的中心高與原先一致，能保證安裝的一步到位，不需要附加任何墊片。為此，在設計中保持軸承座110mm的中心高。
　　（2）選7314向心推力軸承，要求軸承與準150mm軸承座孔相配，軸承座孔的尺寸公差為+0.01～+0.03mm（圖2）。考慮到風機運行中軸承既要承受軸向力，又要承受徑向力，故選用向心推力球軸承。軸承座孔準150mm的選用，主要考慮軸承熱裝于軸上冷卻后，內圈與軸為過盈配合，整體裝入軸承座后，軸承外圈與軸承座孔為間隙配合。其中葉輪端靠軸承壓蓋壓緊軸承外圈，聯軸節端靠軸承壓蓋壓緊一彈簧墊片，靠彈簧墊片的彈力實現滾動軸承的軸向預緊，減少游隙（滾動軸承的游隙在軸承工作時因內外圈溫升而減小，因工作負荷作用，滾動體與套圈會產生彈性變形而使游隙增大，有時游隙突然變化，會大大降低軸的剛度和旋轉精度，引起風機的振動和噪聲，受風機出口儀表調節風門開閉的影響，振動、噪聲尤為明顯）。

　　（3）使軸承座的四個地腳螺栓與原軸承座螺栓孔位置一致，避免在原基礎上鉆孔、攻絲。
　　（4）軸承座的材質選用HT250。HT250為珠光體灰口鑄鐵，有較高的強度，耐磨性、耐熱性、減震性良好，鑄造性較好，適宜制造軸承座。鑄造時不得有砂眼、氣孔、裂紋，鑄件做時效處理。

　　2.2.2傳動軸的改造思路與設計
　　（1）新軸的設計在長度上與舊軸一致，便于改造后安裝，減少機體的調整。在傳動軸的結構上做較大的改變（圖3）。

　　（2）在風機葉輪安裝端軸頸準45mm處與軸準70mm中間處設立準55mm軸徑，此處是軸與風機蝸殼的密封部位，同時避免準45mm軸徑與準70mm軸徑直接相接，減小由于同一軸上軸徑懸殊而引起的扭轉應力集中，避免傳動軸剪切斷裂現象的發生。
　　（3）為繼續使用原風機葉輪和聯軸節，設計中使新軸兩端尺寸與之相匹配，采用基孔制過渡配合。
　　（4）兩軸承安裝準70mm軸頸處的同軸度要求為0.01mm，便于軸承安裝，更主要的是避免因同軸度相差太大引起風機振動，造成軸承損壞。
　　（5）準70k6軸兩處經對軸承的軸向預緊量、軸在軸承座中允許Z大軸向竄動量≤0.8mm等因素的綜合考慮，通過尺寸鏈的計算Z終兩軸承安裝準70mm處的長度分別為74mm、78mm。
　　（6）風機軸材質選用45#鋼，調質處理。

　　2.2.3軸承座的潤滑與密封
　　將原先的油潤滑方式改為脂潤滑方式，考慮到現場風機露天工作條件和狀況，采用2#鋰基脂，在軸承座上增設兩個加油孔、兩個排油孔，在軸承背后設計擋油環，傳動軸軸封采用油氈密封，杜絕潤滑脂泄漏，以保證軸承的潤滑效果（圖4）。

　　3　結語
　　改造后的60B01風機軸承座與原先的軸承座相比結構更簡單，檢修、安裝、定位方便，經在60B01.1、60B01.2、60B01.3位置連續三年的考驗，風機運行電流普遍較以前低2～4A，徹底解決了過去故障頻發等一系列問題，為熱媒爐的穩定運行提供了可靠保證。

　　新軸承座在改造過程中，堅持能利用的零部件盡可能利用的原則，避免了全部設備更新帶來的資金浪費。原先一套新進口的軸承座需十多萬元，而每臺風機軸承座的改造費用僅需一萬元，三臺可減少備件費用三十多萬元。

　　本次改造取得了一定成績，得到了本單位領導和技術同事的大力支持，充分體現了團隊合作精神，也為其他設備改造提高可靠性、增大產能、降低維修成本打下了堅實基礎，堅定了技術信心。但風機故障多變，因此對我們技術人員提出了更高的要求，也需機、電、儀、管、操“五位一體”共同協作，才能更好地維護設備，確保穩定運行。以后我們會進一步探索利用狀態監測技術，力爭將故障消滅在萌芽狀態，為設備的高可靠性穩定運行做出貢獻。

來源：《機電信息》2019年12期