旋轉(zhuǎn)氧彈油浴托架座故障分析及解決方案

江 巍

中國(guó)石油化工股份有限公司潤(rùn)滑油茂名分公司 廣東茂名市

一、設(shè)備現(xiàn)狀

由大連某廠生產(chǎn)的DZY-028型潤(rùn)滑油氧化安定性試驗(yàn)儀（旋轉(zhuǎn)氧彈法）是一臺(tái)用于進(jìn)行潤(rùn)滑油氧化安定性試驗(yàn)的分析設(shè)備，滿足SH/T0193《潤(rùn)滑油氧化安定性的測(cè)定 旋轉(zhuǎn)氧彈法》。其工作方式是在油浴內(nèi)置有4個(gè)氧彈托架，與水平面呈30°一字布置，在150℃的油浴中，將充裝好試樣及一定壓力氧氣的氧彈彈體傾斜放入，置于托架上，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)（圖1），通過(guò)齒輪帶動(dòng)各個(gè)氧彈托架以100r/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)（圖2），一般連續(xù)運(yùn)行時(shí)間根據(jù)試驗(yàn)油品的抗氧化性能不同，在100～3000min范圍調(diào)整。試驗(yàn)?zāi)康氖强疾鞚?rùn)滑油產(chǎn)品的抗氧化性能。

但是在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，新儀器投入使用不足3個(gè)月，就出現(xiàn)托架卡死現(xiàn)象，致使氧化試驗(yàn)失敗。

圖1 氧化安定性試驗(yàn)儀工作示意圖

維修托架卡死故障一般需要等油浴內(nèi)的硅油由150℃降至常溫后，先排空槽內(nèi)的硅油等，再進(jìn)行拆除維修，更換周期一般要兩個(gè)工作日，雖然更換費(fèi)用不太高，但消耗時(shí)間較長(zhǎng)，且每次試驗(yàn)中途失敗易影響產(chǎn)品及時(shí)出廠投向市場(chǎng)，其對(duì)潤(rùn)滑油生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)的損失是無(wú)法估計(jì)的。

圖2 浴槽內(nèi)各托架之間連接方式

二、問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，在儀器轉(zhuǎn)動(dòng)托架座中裝有深溝球軸承，靠近傳動(dòng)齒輪一端為6201RS軸承，另一端為6200RS軸承（圖 3）。

損壞的軸承多為靠近傳動(dòng)齒輪的6201RS軸承，損壞現(xiàn)象為保持架損壞，1粒或2粒鋼球脫離保持架（圖 4），并被擠壓破碎，使整個(gè)軸承卡死，無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。最終4個(gè)氧彈托架全部停止轉(zhuǎn)動(dòng)，試驗(yàn)失敗。

圖3 原托架座軸承結(jié)構(gòu)

圖4 損壞的軸承

最初的維修方式是簡(jiǎn)單拆除損壞的軸承，采用原型號(hào)軸承進(jìn)行更換，但是維修不久儀器又出現(xiàn)托架卡死現(xiàn)象，且此現(xiàn)象多次發(fā)生，在4個(gè)托架中輪流發(fā)生。

經(jīng)過(guò)分析，托架座軸承故障的原因是選用的軸承不當(dāng)所致。首先，在試驗(yàn)初期，由于安裝氧彈體時(shí)產(chǎn)生了一定的軸向載荷，使軸承內(nèi)的保持架發(fā)生變形；然后在長(zhǎng)期的150℃環(huán)境下，軸承內(nèi)部的托架無(wú)法耐受高溫環(huán)境，轉(zhuǎn)軸連續(xù)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速雖然不高，僅為100r/min，但摩擦力矩較大，使軸承內(nèi)保持架的變形更加嚴(yán)重，使軸承內(nèi)部的間隙逐漸變小，摩擦增大，最終導(dǎo)致?lián)p壞卡死。

三、改進(jìn)措施

根據(jù)托架座的實(shí)際工況，需要對(duì)托架座的軸承進(jìn)行改造。選用6200/6201耐高溫深溝球軸承。該型軸承內(nèi)部沒(méi)有保持器，只由滾動(dòng)體組成，可以滿足200℃左右工作條件，該型軸承按普通級(jí)公差生產(chǎn)，且游隙遠(yuǎn)大于普通軸承，因此通常不適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合，儀器托架座轉(zhuǎn)速僅為100r/min，能夠滿足軸承的需要。

考慮軸承除了要承受徑向載荷外還要承受軸向載荷（特別是安裝及拆卸時(shí)），為了確保安全可靠，對(duì)軸承室內(nèi)的凸臺(tái)進(jìn)行重新加工。將裝有6201軸承即在安裝氧彈杯時(shí)受軸向力的軸承座深度增加10mm，使其能夠安裝兩個(gè)軸承，在內(nèi)側(cè)安裝耐高溫的深溝球軸承，主要用以承受徑向載荷，外側(cè)在靠傳動(dòng)齒輪端，除了能安裝耐高溫深溝球軸承外，再增加1個(gè)7201AC單列角接觸球軸承，使其能充分承受在安裝氧彈體時(shí)的軸向載荷。對(duì)于托架座的另一端，考慮到在拆卸氧彈時(shí)會(huì)產(chǎn)生的軸向力，有可能使整個(gè)托架軸拔出，導(dǎo)致單列角接觸球軸承損壞，故將該處軸承室深度增加2mm，在軸端開(kāi)螺絲孔，安裝軸后再增加1片外徑20mm，厚3mm的墊片，中間用M4沉頭螺絲進(jìn)行緊固，可有效防止軸被拉出（圖5）。

四、改造效果

通過(guò)對(duì)托架座軸承系統(tǒng)進(jìn)行改造，經(jīng)過(guò)連續(xù)6個(gè)月的使用，每天高低溫反復(fù)不斷試驗(yàn)，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)良好，每次試驗(yàn)都能順利完成，確保了試驗(yàn)樣品及時(shí)完成測(cè)試，同時(shí)相應(yīng)減少了維修工作量。

1 GB/T 272—83滾動(dòng)軸承代號(hào)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社

2 GB/T 7813—1998滾動(dòng)軸承附件軸承座外形尺寸[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社

3 苗澍，高亮.6201—2RZ深溝球軸承保持架斷裂故障分析.哈爾濱軸承.2010.6（31卷）第2期