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嘉峪檢測網 2018-03-30 10:13
拋頭軸承是拋丸機組內的關鍵部件,也是最易損壞的部件。本文通過對無錫國達生產的QZG-S500、QZG-S1000、QZG-T200、QZG-T4-200拋丸機拋頭軸承在各種條件下的壽命分析,提出最為經濟實用的維護方法。
1.軸承工作條件及失效分析
拋頭采用2313調心滾子軸承,轉速3500r/min,最大輸入功率15kW。軸向雙端固定,預緊量可調;徑向與軸和拋頭直接配合,無調節裝置。載荷變化劇烈,振動大。
通過大量的失效觀察,2313軸承在軸承工作中的主要失效類型有:外圈的過量變形失效,外圈的過量磨損失效,滾動體的過量變形失效,滾動體的剝落失效,保持架的斷裂失效,內圈的點蝕失效。引起失效的主要原因有機械振動、磨粒磨損和潤滑劑高溫失效下產生的堅硬燒結物。
2.對應的維護策略
(1)潤滑劑的質與量
由失效因果圖1可見,潤滑劑是引起失效的重要原因。潤滑劑同時有降低摩擦,減小振動,密封軸承等多種作用,又是必不可少的。潤滑劑在反復溫升、強烈撞擊的條件下,會出現凝脂萎縮和基礎油的蒸發,當基礎油損失達50%~60%時,潤滑劑即損失潤滑能力。而且會氧化變質形成堅硬的雜質,加速軸承的磨損。所以我們應嚴格的控制潤滑劑的質與量,取出達到軸承最高壽命的最佳點。
雖然拋丸機軸承承受較大的交變載荷,我們仍不能選用含有諸如二硫化鉬等添加劑的潤滑脂,因為磨損才是引起失效的主要因素。耐溫性能、高速性能、經濟性是我們考慮的主要因素。3#鋰基脂是比較合適的油品。
試驗選取4臺QZG-S1000拋頭分別每月固定加注10ml、20ml、40ml和80ml的3#鋰基脂,直到軸承失效,記錄軸承壽命天數,得到圖標《軸承壽命記錄A》(見圖2)。試驗結果表明,每月注油量在40ml左右軸承達到最高壽命,潤滑劑過少則潤滑不足,過多則發熱過大都將對軸承的壽命造成不利的影響。
(2)保持架的改進
2313軸承保持架為鋼板沖壓件,在工作中受到劇烈變化載荷的沖擊產生裂紋,最終斷裂,喪失夾持滾動體的作用,使滾動體在某一處聚集不能均勻排列,引起強烈的偏心,造成軸承安裝孔的磨損。其碎片不斷被潤滑劑帶入,碎片形狀不規整,體積大,硬度高,成為軸承磨損的主要物質。由保持架的斷裂造成并誘發的軸承失效約占總失效數的60%。
軸承的轉速較高,無保持架的滿裝軸承并不適合。酚醛層壓布管實體保持架雖然強度不如鋼板沖壓件,但其韌性有很大提升,有利于防止保持架的斷裂,并且它的硬度很低,斷裂后也不會造成另外的危害。實踐也證明,采用酚醛層壓布管實體保持架的2313T軸承,壽命可顯著提高約40個工作日。而其價格僅比2313多100元左右,是很為經濟的改進方案。
(3)振動的控制
因果圖顯示機械振動是引起軸承失效的根本原因,但由于拋丸機的工作原理及其制造工藝,難以消除。拋丸機葉片產生的負載不平衡,軸承變形產生的偏心和軸承安裝孔磨損產生的偏心是引起振動的主要因素。
調整葉片的動平衡,增大軸承的預緊力對減小振動有較好的作用。另一方面,我們也要考慮到維護的成本。通過記錄在不同的拋頭維修次數下軸承的壽命,我們得到圖表《軸承壽命記錄B》(見圖3),從記錄可以看出,每一次的軸承更換,都會對主軸的直線度,軸承座的尺寸等產生不良的影響,使軸承與主軸、軸承座的配合喪失精度,在運轉中振動加劇,造成更快的磨損和噪聲。軸承壽命隨著軸承更換次數的增多而減少,軸承工作環境的不斷惡化使維護工作的效益越來越低。
設定軸承2313T購得價格為540元,維修成本為15元每小時每人,共需2人2小時修復,停臺損失為50元每小時。則可計算出各次更換在一年內造成的損失分別為:(15×2+50)×2+540=700元;12/8×700=1050元;12/6×700=1400元;12/6×700=1400元;12/5×700=1680元;12/3×700=2800元;12/2×700=4200元;12/1×700=8400元。當進行到第六次更換時,平均損失為700+1050+1400+1400+1680+2800=9030元,已接近拋頭總成的價格約為1萬元,進行第七次更換將超過更換總成的價格。所以我們認為軸承在進行第六次更換后,工作條件惡化已不具備維護價值,拋頭達到其經濟壽命。
3.結語
從失效分析得知,機械振動是失效的根本原因,潤滑劑燒結物和保持架的碎片是失效的主要原因。最佳的維護策略為,改用采用酚醛層壓布管實體保持架的2313T軸承;每月加注約40ml的3#鋰基潤滑脂,在使用中,注意調節葉片的動平衡和軸承的預緊力;在軸承更換六次后,達到其經濟壽命,應換裝新的拋頭總成。
作者:孫永豪
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來源:熱處理生態圈