軋鋼機(jī)械設(shè)備軸瓦的檢修與維護(hù)

楊益強(qiáng)

軋鋼機(jī)械設(shè)備軸瓦的檢修與維護(hù)

楊益強(qiáng)
(新疆八一鋼鐵股份公司軋鋼廠棒線分廠，新疆830022)

介紹了重型軋鋼機(jī)械設(shè)備合金軸瓦在檢修過(guò)程中的主要問(wèn)題，并提出預(yù)防和解決措施，延長(zhǎng)了軸瓦的維修周期。

軋鋼機(jī)械；滑動(dòng)軸承；澆注；刮研

滑動(dòng)軸承因具有承載能力大、工作平穩(wěn)可靠、耐沖擊、吸震等優(yōu)點(diǎn)，在重型軋鋼機(jī)械設(shè)備上大量采用?；瑒?dòng)軸承的軸瓦減磨層材料一般多為巴氏合金，維修技術(shù)要求較高，維修工期相對(duì)較長(zhǎng)，一旦軸瓦損壞，會(huì)造成停機(jī)，影響生產(chǎn)。故在實(shí)際運(yùn)行中均將軸瓦作為軋鋼機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵部位加以重視和維護(hù)。

重型軋鋼機(jī)械由于其特有的低速、重載、高沖擊負(fù)荷的工作特性，使得合金軸瓦運(yùn)行在較為惡劣的工況下。那么如何確保軸瓦的安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行以及延長(zhǎng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)周期，是擺在我們?cè)O(shè)備維護(hù)人員面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。本人通過(guò)對(duì)我廠以往多次軸瓦損壞事故以及運(yùn)行中軸瓦發(fā)熱等原因進(jìn)行分析，認(rèn)為合金軸瓦澆注、研刮質(zhì)量是確保軸瓦正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，只要我們很好地掌握合金軸瓦的澆注、刮研技術(shù)，提高軸瓦的檢修質(zhì)量，運(yùn)行中保證軸瓦良好的潤(rùn)滑條件，則可有效的延長(zhǎng)合金軸瓦的運(yùn)行周期。

1 軸瓦檢修過(guò)程中易產(chǎn)生的缺陷及解決方式

巴氏合金軸瓦的性能特點(diǎn)：(1)具有良好的減磨性、耐磨性、磨合性和摩擦相容性；(2)常溫下具有足夠的強(qiáng)度，包括抗壓、抗沖擊和抗疲勞強(qiáng)度；(3)具有良好的摩擦順應(yīng)性和嵌入性；(4)具有良好的加工工藝性，導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕等。

巴氏合金軸瓦的主要失效形式是磨損，受變載荷時(shí)會(huì)發(fā)生疲勞破壞或軸承減磨層脫落。分析合金軸瓦損壞的原因，除正常磨損以及意外原因造成斷油燒瓦外，在檢修過(guò)程中產(chǎn)生的一些缺陷也是造成軸瓦使用壽命短、易發(fā)生事故的主要原因。為此我們對(duì)軸瓦檢修工序中易發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出預(yù)防、解決方法。

1.1 合金軸瓦澆注工序易產(chǎn)生的缺陷及預(yù)防措施

(1)軸瓦澆注后其巴氏合金減磨層與軸承襯殼局部粘附不牢固

產(chǎn)生這種缺陷的主要原因是澆注前準(zhǔn)備工作未做好，軸承襯油污未徹底清除或掛錫不均勻有空缺。因此，在澆注前，軸承襯應(yīng)清洗去油污，并用堿水高溫烘煮徹底除油。烘干后，再用ZnCl2飽和溶液乘熱刷洗，以便于軸承襯掛錫。軸承襯掛錫要盡量薄且均勻，不得有空缺。

(2)軸瓦合金表面或內(nèi)部有夾渣、氣孔或縮松等缺陷

產(chǎn)生這些缺陷的影響因素主要有：合金的化學(xué)成分、澆注溫度和鑄型的充填條件。而對(duì)于軋鋼機(jī)械設(shè)備的軸瓦而言，由于其鑄型、工藝均較簡(jiǎn)單，故澆注溫度是影響軸瓦澆注質(zhì)量的主要因素。澆注溫度越高合金液的流動(dòng)性越好，軸瓦的填充就越好，可以防止產(chǎn)生冷隔和夾渣。但澆注溫度過(guò)高，合金的收縮量增加，吸氣增多，氧化也越嚴(yán)重，軸瓦容易產(chǎn)生氣孔、縮孔和縮松。因此，在軸瓦澆注過(guò)程中對(duì)澆注溫度要嚴(yán)格控制，在保證液態(tài)巴氏合金具有足夠的充型能力的前提下，澆注溫度不宜過(guò)高。通常巴氏合金的澆注溫度為230～250℃(多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：以一張信稿紙快速插入合金溶液中，并立即取出，觀察信稿紙變焦黃而不燃燒，這時(shí)合金溶液的溫度為剛好)。在澆注前要對(duì)鑄芯與軸承襯預(yù)熱，溫度控制在大約150℃左右，以減緩合金散熱速度，提高填充性，并起到烘干鑄型的作用。澆注開(kāi)始后應(yīng)緩慢逐步加快，型腔快滿時(shí)再逐步放緩澆注速度。澆注時(shí)應(yīng)貼緊分型鐵皮，使兩邊的型腔同時(shí)均勻澆注，且應(yīng)連續(xù)不得中斷。澆注完畢后應(yīng)覆蓋保溫材料緩慢保溫冷卻。

1.2 合金軸瓦在刮研過(guò)程中易產(chǎn)生的缺陷及解決方法

軸瓦在刮研過(guò)程中主要存在軸瓦接觸點(diǎn)分布不均、軸瓦受力不均以及軸瓦接觸面刮痕粗糙、軸瓦潤(rùn)滑不良等技術(shù)問(wèn)題。

(1)軸瓦受力分析

由于軸瓦材料具有足夠的塑性和韌性，那么軸瓦在軸徑向力P的作用下(指靜止?fàn)顟B(tài)下)會(huì)產(chǎn)生彈性變形和塑性變形，以塑性變形為主要變形形式。變形后軸瓦瓦口向內(nèi)收縮，軸與軸瓦的接觸角由75°～80°增大到a′(如圖1)。此時(shí)，軸瓦的受力面積將會(huì)增加，使得軸與軸瓦的接觸面產(chǎn)生了不均勻的接觸，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后，受力較大的點(diǎn)接觸開(kāi)始發(fā)熱，而后逐步擴(kuò)大，使軸瓦損壞。

圖1 軸瓦受力變形示意Figure 1 Schematic drawing of bearing bush deformation under stress

(2)軸瓦材料的粘著磨損及滑移變形

由于軋鋼機(jī)械設(shè)備的低速、重載、高沖擊負(fù)荷的工作特性，使得軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常與軸瓦之間處于不完全潤(rùn)滑狀態(tài)，軸與軸瓦存在直接接觸摩擦。由于軸瓦接觸面刮痕粗糙，使得較高的點(diǎn)在很高的壓強(qiáng)和塑性變形作用下產(chǎn)生晶?；疲瑫r(shí)發(fā)生基體金屬粘著現(xiàn)象，并產(chǎn)生剪切，使得合金材料磨粒向轉(zhuǎn)動(dòng)反方向(f所指方向)堆積。當(dāng)這種現(xiàn)象進(jìn)一步擴(kuò)大時(shí)，便會(huì)使軸瓦上再附上一層合金材料的磨粒層(見(jiàn)圖2)。這樣就破壞了軸瓦的原始結(jié)構(gòu)形狀，產(chǎn)生了不均勻受力，同時(shí)進(jìn)一步破壞了潤(rùn)滑油的油膜，最終導(dǎo)致軸瓦發(fā)熱燒損。

(3)軸瓦刮研缺陷形成潤(rùn)滑不良

由于刮研的缺陷，使得軸與軸瓦之間不能形成良好的動(dòng)壓油楔，造成軸與軸瓦之間無(wú)法形成良好的潤(rùn)滑油膜，致使軸瓦在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)熱磨損。

圖2 軸瓦合金粘著磨損產(chǎn)生晶?；贫逊e示意Figure 2 Schematic drawing of grain sliding and accumulation caused by bearing bush alloy adhesion and wearout

(4)改進(jìn)后的合金軸瓦刮研方法

通過(guò)以上分析可知，良好的潤(rùn)滑是確保軸瓦正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及延長(zhǎng)使用周期的關(guān)鍵。軸瓦正確、合理的刮研應(yīng)能夠保證軸瓦承載均勻，受力面積適當(dāng)，潤(rùn)滑油楔入順利、易于形成良好的油膜。

經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐，確定以下刮研方法(如圖3)：軸瓦的承載區(qū)刮研接觸角在80°左右，在此范圍內(nèi)硬實(shí)研點(diǎn)從中部均勻向兩側(cè)分布，并逐漸隱虛，軸瓦研點(diǎn)分布見(jiàn)圖3。軸瓦研點(diǎn)數(shù)控制在4個(gè)以上(25 mm×25 mm)。軸瓦油楔楔入側(cè)，中部研點(diǎn)隱淡，兩邊瓦口硬實(shí)，逐步過(guò)渡，形成楔形。在刮研過(guò)程中，刮刀走刀方向每次與上一次的走刀方向相互交叉(基本為45°交叉)。并且，每次刮削一遍后，應(yīng)輕輕地將刀痕棱、毛刺修平。這樣刮研的目的，一是考慮軸瓦承受軸的徑向載荷時(shí)，產(chǎn)生的塑性變形對(duì)接觸角度的影響，保證接觸良好；二是便于潤(rùn)滑油楔入，形成良好的潤(rùn)滑油膜。

2 其它應(yīng)注意的事項(xiàng)

2.1 軸承間隙的調(diào)整

要使滑動(dòng)軸承能正常運(yùn)行必須保證有適當(dāng)?shù)妮S承間隙，因此，軸瓦經(jīng)研刮后必須調(diào)整間隙。滑動(dòng)軸承通常按轉(zhuǎn)速大小、承載能力選取相對(duì)間隙?值。軋鋼機(jī)械設(shè)備相對(duì)間隙值 ?=0.001 5 mm～0.002 mm，故軋鋼機(jī)械設(shè)備合金軸瓦的直徑間隙(即頂隙)應(yīng)為△=d?=(0.001 5～0.002)dmm。兩側(cè)間隙應(yīng)相等，單側(cè)間隙應(yīng)為頂間隙的1/2～2/3。軸承的間隙可通過(guò)壓鉛、塞尺和千分表等方法測(cè)量。

圖3 軸瓦研點(diǎn)示意Figure 3 Schematic drawing of bearing bush grinding points

在刮研軸瓦時(shí)，要嚴(yán)格保證軸瓦各項(xiàng)間隙要求，對(duì)于上下軸瓦的接觸面間加調(diào)整墊片時(shí)，兩邊墊片的總厚度應(yīng)相等，墊片不得與軸接觸，離軸承內(nèi)徑邊緣不宜超過(guò)1 mm。

2.2 軸瓦與軸承座安裝要求

軸瓦與軸承座的結(jié)合面應(yīng)接觸良好，接觸點(diǎn)分布均勻且對(duì)稱。如用涂色法檢查，不得少于整個(gè)面積的60%。

2.3 潤(rùn)滑油的流量、油質(zhì)

潤(rùn)滑油的流量、油質(zhì)等也是確保軸瓦正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。因此，應(yīng)經(jīng)常檢查潤(rùn)滑油供油系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保完好；定期檢查潤(rùn)滑油油質(zhì)，確保潤(rùn)滑油油質(zhì)符合使用要求。

3 結(jié)論

幾年前，我廠幾臺(tái)主要大型設(shè)備相繼進(jìn)行了大中修，我們按照上述方法對(duì)滑動(dòng)軸承部位進(jìn)行了檢修，現(xiàn)所有機(jī)組均已安全、正常運(yùn)行近5年以上。目前，各臺(tái)設(shè)備仍處于最佳的穩(wěn)定運(yùn)行階段。實(shí)踐證明，我們?cè)诮鉀Q軸瓦問(wèn)題上的思路和方法是可靠的，確實(shí)能夠有效地延長(zhǎng)設(shè)備的使用周期，避免了每年的停產(chǎn)大修，節(jié)約了大量的維修資金。

[1] 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2] 盛善權(quán).機(jī)械制造基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1991.12.

[3] 史美堂.金屬材料及熱處理.上海：上海工業(yè)大學(xué).

[4] 冶基規(guī)201-79.軋鋼機(jī)械設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范.北京：冶金工業(yè)出版社.

Repair and Maintenance for Bearing Bush in Rolling Equipment

YangYiqiang

This paper introduces main problems about alloy bearing bush of heavy rolling equipment in repair process and put forwards preventive and solving measures to prolong the repair period of bearing bush.

rolling mechanism; sliding bearing; pouring; scrape

TG333.17

B

2010—06—22

編輯 傅冬梅