球磨機主軸承維護的幾點看法

鄧德新

（廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校）

根據(jù)水泥廠多年維護和檢修所積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，球磨機主要故障中傳動系統(tǒng)的故障占82％左右，而主軸承故障占傳動系統(tǒng)故障的20％左右，由于目前應(yīng)用于磨機主軸承的大部分仍然是滑動軸承，潤滑維護及相關(guān)零部件的配合對主軸承的正常運轉(zhuǎn)起決定性作用，現(xiàn)代磨機的大型化以及磨機一些新材料的應(yīng)用，相應(yīng)的一些傳統(tǒng)的維修和維護方法也要作一些必要的改變應(yīng)用。對球磨機主軸承的維護和維修本人有下列的一些經(jīng)驗和看法。

1　采用動靜壓主軸承

由于磨機的特殊工作條件，一般是在滿負荷下起動，尤其在長期停磨后，中空軸軸頸與軸瓦之間的潤滑油膜，由于受到擠壓而逐漸減薄直至消失，此時中空軸軸頸與軸瓦之間是處于邊界磨擦狀態(tài)。若在這種情況下起動磨機，勢必會使磨機由于磨擦阻力而產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流增大。過大的起動負荷不利于磨機傳動系統(tǒng)中的電動機、減速器等傳動件的安全運行，同時在這種情況下磨機起動的瞬間中空軸軸頸容易擦傷軸瓦表面的軸承合金，造成瞬間燒瓦。

磨機長期停磨后，磨機筒體因冷卻收縮而產(chǎn)生的軸向拉力大于中空軸軸頸與軸瓦表面之間的磨擦力時，中空軸與軸瓦要產(chǎn)生軸向相對移動，這種相對軸向移動在沒有潤滑油膜的情況下，同樣會擦傷軸瓦表面的軸承合金。

動靜壓主軸承就是在軸瓦的適當(dāng)位置開設(shè)一個或幾個靜壓油腔，并另配一套高壓潤滑油站，在磨機起動前先開動高壓潤滑油站的高壓泵，將一定數(shù)量的高壓油打入靜壓油腔中，具有一定壓力的潤滑油便從油腔向四周間隙擴散，當(dāng)供入油量與從油腔向外泄漏回流油量相等時，便形成一個穩(wěn)定的靜壓油漠來承擔(dān)外載荷。使軸頸與軸瓦表面處于全液體磨擦狀態(tài)。此時再開動磨機。當(dāng)磨機運轉(zhuǎn)正常后，就停止向主軸承內(nèi)供給高壓油，此時磨機轉(zhuǎn)入動壓潤滑運轉(zhuǎn)，即此時的潤滑油膜是依靠中空軸軸頸在回轉(zhuǎn)時形成的“自然泵”將潤滑油“泵入”軸頸與軸瓦之間。

2　軸承半徑間隙對潤滑油膜的影響

有人認為，球面瓦上與中空軸軸頸的配合側(cè)隙大比小好。當(dāng)中空軸不易形成油膜時，或球面瓦局部表面發(fā)生灼燒時，往往表現(xiàn)在油不能順利地進入中空軸軸頸與球面瓦的接觸區(qū)，許多人認為是球面瓦與中空軸軸頸的配合側(cè)隙太小，但其實未必是這樣的。

這還與側(cè)隙的斷面形狀有關(guān)，配合側(cè)隙必須形成較為規(guī)范的楔形側(cè)隙，這樣它才有助于油的導(dǎo)入。而近似于等厚或階梯狀的側(cè)隙都不利于油的導(dǎo)入。幾乎等厚的大側(cè)隙有使油往兩側(cè)瓦邊流動的傾向，不利于油膜的形成。

另外在動壓潤滑時，軸承的承載能力與軸承半徑間隙的平方成反比，軸承的磨擦功耗與軸承半徑間隙成反比。因此宜采用較小的半徑間隙。但過小的間隙也不利于油漠的形成。因為根據(jù)從分子——機械磨擦理論的角度分析，軸承半徑很小或無間隙，對軸承的磨擦特性和磨損特性都不利，這是因為刮瓦軸承表面分子的吸咐力比機械加工表面分子的吸附力大，很難形成必要厚度的潤滑油膜。因此，在確定主軸承半徑間隙時，既要考慮到主軸承半徑間隙對軸承承載能力的影響，同時也應(yīng)考慮到主軸承在長期動壓潤滑時對磨擦功耗和軸承合金磨損的影響。軸承半徑間隙可按下式選?。?/p>

3　球面瓦與中空軸軸頸的配合接觸包角的影響

從理論上講，球面瓦與中空軸軸頸的配合接觸包角取決于軸承合金的材料，由于軸承合金是軟材料，在磨機筒體的重力作用下，軸承合金會產(chǎn)生一定的變形，因此接觸包角不應(yīng)太小。但太大的包角不利于油漠的形成，在磨機起動時更容易拉傷瓦面。如果采用較小的包角，中空軸軸頸與軸存在較大角度范圍的側(cè)隙，可以保證潤滑油能順利地進入接觸區(qū)形成油膜，從而保證接觸區(qū)的潤滑，并有利于中空軸軸頸和球面瓦的散熱。實際工作中，接觸包角應(yīng)小于35°，接觸包角較小也可使軸瓦瓦面的處理變得更加快捷，便于提高軸瓦表面的工作質(zhì)。

4　球面瓦開油糟、油坑對油膜的影響

在實際應(yīng)用中，有的在球面瓦上開油槽，這樣會把大面積瓦面接觸區(qū)劃開，使油能夠方便地沿著油槽進入接觸區(qū)，升油槽的形式有的是開口“8”字形的，有的是閉口“8”字形的，也有的是“w”形的，有的還在開油槽的同時開設(shè)油坑等等，但本人認為，由于球面瓦屬于低速重載的工況，球面瓦開油槽、油坑反而有導(dǎo)致油膜破裂的可能。而且，丹油槽和油坑，減少了有效的接觸面積，更重要的是在瓦寬方向上無法保證全寬接觸，會造成瓦寬方向上的局部接觸，這就會產(chǎn)生了接觸應(yīng)力集中，這對形成?膜不利的。有大量的生產(chǎn)實踐證明，有很多的球面瓦，并沒有開油槽，在長期運行后并沒有產(chǎn)生不正常的現(xiàn)象。當(dāng)然，對于高油泵啟動的動靜軸承，開油槽時要慎重，則也會損壞球面瓦。

5　中空軸軸頸的拋光

在檢修球面瓦時，有人常常會對中空軸軸頸表面作一些拋光處理。常見的做法是用砂紙反復(fù)地打磨中空軸軸頸。其實這樣操作并不可靠，因為手工打磨過程中不可能保證圓周均勻，這樣會使中空軸軸頸喪失圓度，成為棱結(jié)構(gòu)，不利于油膜的形成。實際上，經(jīng)過長期運行的中空軸軸頸，除了由于嚴(yán)重?zé)邥谥锌蛰S軸頸表面粘結(jié)軸瓦合金外，中空軸軸頸的圓度已處于Z佳狀態(tài)，一般無需進行大面積的拋光處理。即使由于嚴(yán)重?zé)咴谥锌蛰S軸頸上粘結(jié)軸瓦合金時，也只要對粘結(jié)的合金進行局部的、輕微的表面處理。

6　球面瓦的刮削處理

一些觀點認為，球面瓦運行一定時間后，與中空軸軸頸的接觸包角會變大，瓦面由于正常磨損，其接觸面會變得很光滑，原有的油點會不復(fù)存在，這樣的瓦在使用過程中就會潛在著抱瓦或燒瓦的危險，因此需要進行定期的瓦面刮削處理。

但事實上，在長期的運行過程中，球面瓦與中空軸軸頸的接觸表面已經(jīng)磨合得非常好，是任何高質(zhì)量的手工刮削都難以達到的，因此對處于正常使用中的球面瓦是無需進行瓦面刮削的。

至于球面長期運行后，與中空軸軸頸的接觸的接觸包角其實并不會變大，因為在運行過程中，由于磨機內(nèi)物料和研磨體的運動和沖擊，球面瓦承受的是不確定的動載荷，中空軸軸頸與球面瓦的接觸并不會被嚴(yán)格地局限在初運行的包角范圍內(nèi)，這些不確定的動載，足以使擴大了的接觸包角區(qū)隨時磨損，從而自動限制了真實包角的擴大。至于球面瓦上的初始油點喪失，事實上更有利于油膜的形成。只要瓦面沒有受到特別磨損，就無需進行刮削處理。在實際應(yīng)用中，存在著大量運行了很多年并沒有作過任何刮削處理的球面瓦。

7　球面瓦瓦面上的接觸情況

在球面瓦刮瓦時，有的人認為，對于接觸包角內(nèi)瓦面的接觸點，點與非點要有明顯的高低之分。為了取得這種效果，通常需要反復(fù)用密機簡體來壓瓦，這樣做非常費工費力。其實這樣做大可不必。光滑的接觸表而是油膜形成和保持的必要條件，點與非點之間應(yīng)當(dāng)沒有明顯的邊界。實際上，通過長期磨合的瓦面，其接觸包角內(nèi)幾乎是一個光滑的表面。因此在刮削面時，應(yīng)該保持表面光滑，不使點與非點間有明的高低之分，也就是說，要將瓦面的“滿天星”變?yōu)?ldquo;烏云密布”。

經(jīng)過大量的實踐證實，一般的“滿天星”瓦面與“烏云密布”的瓦面在初運行時相比較，其油膜質(zhì)量要明顯地差一些，其軸瓦的溫升也要高得多。為了達到“烏云密布”的瓦面質(zhì)量，在精刮時，刮刀的切入角度要平，盡量不要用刀尖去“挑”，做到起刀收刀要輕。在實際應(yīng)用中，需要提示的是，在用壓瓦取點法刮削的瓦，其接觸包角的真實性較好，其接觸包角不應(yīng)太大，否則會潛伏著抱瓦與燒瓦的危險性。

8　球面瓦與瓦座的配合

磨機制造時，球面瓦與瓦座的配合接觸為球面接觸。一些觀點認為，球面瓦與瓦座的配合接觸應(yīng)以全方位的接觸配合為佳，其實不然。因為為了保證球面瓦與中空軸軸頸始終良好接觸，球面瓦應(yīng)具有足夠的自由度，使之在運行過程中能靈活地隨動，而只有當(dāng)球面瓦的球面半徑小于瓦座的球面半徑時，球面瓦與瓦座的接觸就變成點接觸，這樣的接觸就能使球面瓦具有足夠的自由度，否則球面瓦就會卡在瓦座上。

在分析眾多的安裝或維修后運行時燒瓦的事故，瓦背或瓦座的處理不當(dāng)是燒瓦的主要原因。因為，球面瓦瓦背與瓦座的全方位接觸，限制了瓦的靈活，由此造成中空軸軸頸與瓦面的局部接觸，引起燒瓦事故。所以，球面瓦瓦背與瓦座的處理是很關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。由于瓦座相對于瓦背而言，比較容易變形，所以在瓦背的球面接觸帶的周向接觸包角應(yīng)小于45°，軸向接觸寬度不大于球面座寬度的1/3，如超過這一范圍之外，通常可以通過修磨來保證有足夠的配合間隙存在。瓦背處理后，要以瓦背為基準(zhǔn)，檢驗瓦座的接觸情況，通過修磨，使之盡可能地符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

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