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(hù)和檢修所積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，球磨機(jī)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(jī)主軸承的大部分仍然是滑動軸承，潤滑維護(hù)及相關(guān)零部件的配合對主軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起決定性作用，現(xiàn)代磨機(jī)的大型化以及磨機(jī)一些新材料的應(yīng)用，相應(yīng)的一些傳統(tǒng)的維修和維護(hù)方法也要作一些必要的改變應(yīng)用。對球磨機(jī)主軸承的維護(hù)和維修本人有下列的一些經(jīng)驗(yàn)和看法。
1 采用動靜壓主軸承
由于磨機(jī)的特殊工作條件，一般是在滿負(fù)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(jī)，勢必會使磨機(jī)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(fù)荷不利于磨機(jī)傳動系統(tǒng)中的電動機(jī)、減速器等傳動件的安全運(yùn)行，同時在這種情況下磨機(jī)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(jī)長期停磨后，磨機(jī)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(jī)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(kuò)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(jī)。當(dāng)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，就停止向主軸承內(nèi)供給高壓油，此時磨機(jī)轉(zhuǎn)入動壓潤滑運(yùn)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(rèn)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(jìn)入中空軸軸頸與球面瓦的接觸區(qū)，許多人認(rèn)為是球面瓦與中空軸軸頸的配合側(cè)隙太小，但其實(shí)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?yàn)楦鶕?jù)從分子——機(jī)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?yàn)楣瓮咻S承表面分子的吸咐力比機(jī)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�。�
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(jī)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(jī)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(jìn)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(shí)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(shí)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(jìn)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(rèn)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(shí)踐證明，有很多的球面瓦，并沒有開油槽，在長期運(yùn)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(shí)這樣操作并不可靠，因?yàn)槭止ご蚰ミ^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(shí)際上，經(jīng)過長期運(yùn)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(jìn)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(jìn)行局部的、輕微的表面處理。
6 球面瓦的刮削處理
一些觀點(diǎn)認(rèn)為，球面瓦運(yùn)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(diǎn)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(jìn)行定期的瓦面刮削處理。
但事實(shí)上，在長期的運(yùn)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(dá)到的，因此對處于正常使用中的球面瓦是無需進(jìn)行瓦面刮削的。
至于球面長期運(yùn)行后，與中空軸軸頸的接觸的接觸包角其實(shí)并不會變大，因?yàn)樵谶\(yùn)行過程中，由于磨機(jī)內(nèi)物料和研磨體的運(yùn)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(yùn)行的包角范圍內(nèi)，這些不確定的動載，足以使擴(kuò)大了的接觸包角區(qū)隨時磨損，從而自動限制了真實(shí)包角的擴(kuò)大。至于球面瓦上的初始油點(diǎn)喪失，事實(shí)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(jìn)行刮削處理。在實(shí)際應(yīng)用中，存在著大量運(yùn)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(rèn)為，對于接觸包角內(nèi)瓦面的接觸點(diǎn)，點(diǎn)與非點(diǎn)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(jī)簡體來壓瓦，這樣做非常費(fèi)工費(fèi)力。其實(shí)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(diǎn)與非點(diǎn)之間應(yīng)當(dāng)沒有明顯的邊界。實(shí)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(diǎn)與非點(diǎn)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(shí)踐證實(shí)，一般的“滿天星”瓦面與“烏云密布”的瓦面在初運(yùn)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(dá)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(shí)際應(yīng)用中，需要提示的是，在用壓瓦取點(diǎn)法刮削的瓦，其接觸包角的真實(shí)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(jī)制造時，球面瓦與瓦座的配合接觸為球面接觸。一些觀點(diǎn)認(rèn)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(shí)不然。因?yàn)闉榱吮ＷC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(yùn)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(diǎn)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(yùn)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?yàn)�，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�？梢酝ㄟ^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(yàn)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。
本文來源于《廣西輕工業(yè)》雜志，版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有。
