滑動軸承常見故障的原因和防治措施-油液在線監測系統

 

一、巴氏合金松脫

 

巴氏合金松脫的原因多半是澆注前基體金屬清洗不夠，材料鍍錫，澆注溫度不夠。當巴氏合金與基體金屬松脫時，軸承就加速疲勞，潤滑油竄入分離面，此時軸承將很快損壞。解決方法只有重新澆注巴氏合金。

 

二、軸承異常磨損、刮傷、拉毛

 

軸頸在加速啟動跑合過程中輕微的磨合磨損和配研磨損是屬于正常磨損，但是當軸承存在下列故障時將出現不正常的或嚴重的磨損、刮傷和拉毛。

 

1、軸承裝配缺陷

 

軸承間隙不恰當，軸瓦錯位，軸頸在軸瓦中接觸不良，軸瓦存在單邊接觸或局部壓力點，軸頸在運行中不能形成良好的油膜，這些因素均可引起轉子的振動和軸瓦磨損。當查明故障原因后，必須更換軸承或者仔細修刮并重新裝配軸承，使之符合技術要求。

 

2、軸承加工誤差

 

圓柱軸承不圓，多油楔軸承油楔大小和形狀不適當，軸承間隙太大或太小，止推軸承推力盤端面偏擺量超過允許值，瓦塊厚薄不勻使各個瓦塊上的負荷分配不均，這些因素可引起軸瓦表面巴氏合金磨損。較好的處理方法是采用工藝軸檢查，修理軸瓦不規則形狀。

 

3、轉子發生大振動

 

轉子由于不平衡、不對中、油膜振蕩、流體激振等故障產生的高振幅，將使軸瓦摩擦、燒損、刮傷、拉毛。為此必須首先要消除引起大振動的因素，更換已磨損的軸承。

 

4、止推軸承設計誤差

 

止推軸承設計的承載面積過小、壓縮機超壓、輪蓋密封、段間密封或級間密封損壞，產生過大軸向力，將使瓦塊磨損或燒熔。

 

5、供油系統問題

 

潤滑油供量不足或中斷，將引起軸頸與軸承摩擦、燒熔甚至抱軸等事故；油箱空氣濾清器或供油系統濾網破損，軸承供油不清潔，造成油孔堵塞、軸承磨損；油冷卻器效果變壞、進油溫度高、油的黏度下降、軸承變形、引起轉子振動、擦傷軸承；供油壓力過低，不能建立正常油膜；潤滑油帶水，破壞油膜，腐蝕軸頸和軸承。這些問題引起軸承損壞。對此必須修理或加大油冷卻器，更換過濾器，更換潤滑油。

 

三、軸承疲勞

 

1、引起軸承疲勞的原因

 

軸承疲勞主要由下列情況引起。

 

1）軸承過載，使軸承區的油膜破裂，局部地區產生應力集中或局部接觸形成的裂紋，裂紋擴展后即產生疲勞破壞。

 

2）軸瓦松動，軸承間隙過大、過小以及機器振動，在軸承上產生交變載荷。尤其是交變載荷脈動幅度大，在軸承表面上的切應力很容易使軸瓦產生疲勞裂紋。裂紋發生的部位一般在壓力梯度很陡的壓力峰值處，徑向軸承的裂紋起源于主要承載區附近，止推軸承的裂紋損壞區域位于瓦塊油流出口邊緣附近，裂紋逐漸向巴氏合金與基體金屬的結合面上擴展，多條裂紋的匯合，造成瓦塊表面大面積開裂與松脫。

 

3）軸承工作時的摩擦和咬粘，在軸瓦表面某些區域產生高溫，局部高溫在材料形成熱應力和熱裂紋，熱裂紋擴展產生疲勞剝落。

 

4）巴氏合金愈厚，對于疲勞愈敏感，容易發生疲勞破壞，所以減小巴氏合金厚度是有好處的。

 

5）巴氏合金的強度隨著溫度的升高而下降，因此軸承在高溫下工作，很容易產生疲勞裂紋，疲勞裂紋的擴展加速軸承的疲勞破壞。

 

2、防止軸承疲勞的措施

 

防止軸承疲勞破壞的措施如下

 

1）軸承比壓應在合適的范圍內。

 

2）軸承間隙應控制在設計范圍內。

 

3）采用較薄的巴氏合金（厚度在1~1.5mm左右）和抗疲勞性能好的瓦塊。對于止推軸承瓦塊，表面的巴氏合金厚度必須小于壓縮機動、靜部分的最小軸向間隙，其原因是：一旦巴氏合金熔化，止推盤尚有瓦塊的鋼質部分支承著，短時間內不致引起壓縮機動、靜部分碰摩，釀成更大事故。

 

4）控制軸瓦溫度。

 

四、軸承腐蝕

 

腐蝕損壞主要是由潤滑劑的化學作用引起的。如果潤滑劑選用不當，在工作條件下生成氧化膜和反應物，使潤滑劑很快老化，喪失潤滑的性能。滑動性良好的軸承合金中主要成分鉛是特別容易受到腐蝕的，添加錫和銻的成分可以大大提高耐腐蝕性能。但是如果軸承在工作時發生氣蝕、高溫的情況，仍然會發生表面層腐蝕。腐蝕損壞和磨損損壞有某些相似，但是從軸瓦表面上看，可發現腐蝕往往有局部或全部腐蝕而變色的氧化層，在金相顯微鏡下觀察，可看到化學腐蝕凹坑內有腐蝕沉積物，腐蝕層并不像磨損那樣發生在油膜承載區域，它在任意部位上均可能出現。

 

五、軸承氣蝕

 

氣蝕是在軸承內油液壓力低的區域（壓力低于油液的飽和蒸汽壓）生成一個個微小的氣泡，這些氣泡帶到高壓區時被擠破，擠破瞬間形成的壓力沖擊波沖擊軸承表面，使表面金屬很快產生疲勞裂紋或金屬層剝落。軸承工作時如果軸頸渦動幅度增大，渦動速度又高，則間隙中的油液存在很大的壓力差，容易產生氣蝕；高速軸承在油孔、油槽以及軸承剖分面的接合處，油流發生強烈的渦流或斷流，容易發生氣蝕；潤滑油黏度下降或油中混入空氣或水分能，也容易發生氣蝕。減緩氣蝕的方法有：減小油的擾動，增加油的黏度，加大供油壓力等措施。

 

六、軸承殼體配合松動

 

軸承殼體配合松動主要是軸承蓋與軸承座之間壓得不緊，軸承套和軸承蓋之間存在間隙，轉子工作時軸瓦松動，影響軸承油膜的穩定性。這種由于間隙作用引起的振動具有非線性特點，振動頻率中既可能存在1/i倍轉速頻率的次諧波成分，又可能出現i倍轉速頻率的超諧波成分（i為正整數）。為了消除軸承松動現象，軸承裝配時應使軸承套與軸承蓋之間保持0~30um的過盈配合量。

 

七、軸承間隙不適當

 

軸承間隙太小，由于油流在間隙內剪切摩擦損失過大，引起軸承發熱；間隙太小，油量減少，來不及帶走摩擦產生的熱量。但是間隙太大，即使是一種很小的激勵力（如不平衡力），也會引起很明顯的軸承振動，并且在過臨界轉速時振動很大。對于高速輕載轉子，過大的軸承間隙會改變軸承的動力特性，引起轉子運轉不穩定。軸承間隙大，類似于一種松動問題，在軸振動的頻譜上會出現很多轉速頻率的諧波成分。

 

軸承間隙應該控制在設計值或推薦值的范圍內。軸承間隙的測量，對于安裝要求較高的五塊可傾瓦徑向軸承，最好采用專用測量棒。如圖3-35所示；將五塊瓦分別涂上紅丹油，并將剖分式的軸承上下兩部分扣合壓緊，然后將測量棒旋轉入內，檢查測量棒與瓦塊的接觸情況及松緊程度，如每一瓦塊都接觸良好，則需更換瓦塊。高轉速的五瓦塊軸承一般不允許對瓦塊進行修刮。有時為了減小轉子的振動，將軸承間隙控制在允許值下限。但是軸承間隙過小，瓦塊溫度升高。這種瓦塊上最好有埋入式的測溫計，用以監測軸瓦溫度，軸瓦溫度不能超過120℃，否則將使巴氏合金熔化。

 

八、軸承溫度過高

 

在大型旋轉機械中，軸承溫度或軸承回油溫度被作為一個經常性監測項目，軸承溫度過高的主要原因是：

 

1）軸承間隙太小；

 

2）軸承載荷過高；

 

3）油冷卻器故障，進油溫度升高；

 

4）軸承形狀或軸承裝配不符合要求。

 

機器運行中如發現軸承溫度過高，必須密切監視，查明原因，及時處理。