錘式破碎機(jī)軸承發(fā)熱解析及處理措施

王艷麗，劉明紅

錘式破碎機(jī)軸承發(fā)熱解析及處理措施

Analysis and Solutions of Bearing Heating in Hammer Crusher

王艷麗1，劉明紅2

錘式破碎機(jī)在水泥廠中主要用來破碎石灰石及與篦冷機(jī)配套破碎熟料，其生產(chǎn)中的主要故障之一是軸承發(fā)熱。發(fā)熱現(xiàn)象有些是在初期磨合期出現(xiàn)，運(yùn)行一段時(shí)間后就正常了；有些則持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，給生產(chǎn)帶來較大的影響。發(fā)熱原因主要有：軸承設(shè)計(jì)選型不當(dāng)，設(shè)備零部件加工質(zhì)量不良，安裝不合要求，潤(rùn)滑劑的選用或填充量不當(dāng)，使用與維護(hù)維修不當(dāng)造成振動(dòng)與配合松動(dòng)，軸承磨損后未及時(shí)更換，操作不當(dāng)造成環(huán)境溫度高等。本文對(duì)錘式破碎機(jī)軸承的發(fā)熱原因做了比較詳細(xì)的分析，并給出相應(yīng)的解決措施和注意事項(xiàng)，以利于錘式破碎機(jī)的使用和維護(hù)。

1 軸承設(shè)計(jì)選型不當(dāng)

1.1 軸承選用不當(dāng)

錘式破碎機(jī)屬于重載荷設(shè)備，啟動(dòng)時(shí)是重載啟動(dòng)，運(yùn)行時(shí)載荷較重且有沖擊負(fù)荷，所以，滾動(dòng)軸承選用時(shí)特別要注意兩個(gè)方面的問題：

（1）軸承的負(fù)載選擇。如果選用的軸承額定負(fù)荷低，運(yùn)行中軸承磨損嚴(yán)重，會(huì)引起軸承發(fā)熱及壽命縮短。

（2）軸承游隙的選擇。過小的游隙不利于油膜的形成和消除熱膨脹量，尤其在使用環(huán)境溫度較高時(shí)，過小的原始徑向游隙將會(huì)使軸承在運(yùn)行中因溫度升高膨脹而間隙變小甚至為零，容易引起軸承發(fā)熱。

滾動(dòng)軸承的游隙分為徑向游隙和軸向游隙。徑向游隙又分為原始游隙、安裝游隙和工作游隙。游隙的選擇要考慮軸承與軸、軸承座的配合、工作溫度、載荷引起的原始游隙的變化。合理的軸承游隙的選擇，應(yīng)在原始游隙的基礎(chǔ)上，考慮因配合、內(nèi)外圈溫度差以及載荷等因素所引起的游隙變化，以使工作游隙接近于最佳狀態(tài)。

大部分的錘式破碎機(jī)采用帶緊定套軸承，內(nèi)圈帶錐孔，可以在安裝或使用過程中調(diào)整游隙，且?guī)Ьo定套的圓錐孔調(diào)心滾子軸承的徑向游隙比同樣組別的圓柱孔調(diào)心滾子軸承的徑向游隙要稍大一些。但是，對(duì)于錘式破碎機(jī)來說，滾動(dòng)軸承在重載荷和沖擊負(fù)荷的作用下，套圈容易產(chǎn)生變形，致使配合面受力不均勻，引起配合松動(dòng)。因此，負(fù)荷越大，過盈量應(yīng)選得大些。而由于過盈量的增大，裝配時(shí)過盈量引起的徑向游隙減小量也要相應(yīng)大些。另外，工作時(shí)由于溫升又使得游隙進(jìn)一步減小。所以，對(duì)于錘式破碎機(jī)等重載荷設(shè)備，宜選用比基本組的游隙要大一些的C3組的游隙組。

1.2 軸承與軸或孔的設(shè)計(jì)配合不當(dāng)

滾動(dòng)軸承與軸或孔的配合不當(dāng)，當(dāng)軸承工作時(shí)，由于摩擦發(fā)熱和其他熱源的影響，套圈的溫度會(huì)高于相配合零件的溫度，內(nèi)圈的熱膨脹量會(huì)引發(fā)它與軸頸配合的松動(dòng)，而外圈的熱膨脹量會(huì)引起它與外殼孔配合的變緊，這都會(huì)引起軸承發(fā)熱。例如，某PC1010錘式破碎機(jī)［1］采用3628雙列向心球面滾子軸承，軸承溫度頻繁升高，致使軸頸發(fā)生粘著磨損。其原因是軸承與軸的配合不當(dāng)，原設(shè)計(jì)主軸軸頸公差?140k6偏低，工作后溫度升高，軸承內(nèi)圈與軸頸由過盈配合變?yōu)殚g隙配合，產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。

?140軸的公差k6屬于輕載荷情況時(shí)選用，即使在正常載荷情況下，也應(yīng)選用m6公差。而對(duì)于錘式破碎機(jī)這種重載荷設(shè)備，對(duì)于直徑為? 140的軸，宜選用?140p6或過盈量稍大一些的?140r6。

當(dāng)然，以上的軸承是普通的圓柱孔調(diào)心滾子軸承，對(duì)于錘式破碎機(jī)采用較多的帶緊定套的滾動(dòng)軸承，軸的公差為h9，軸承座孔公差采用H7，軸與軸承的過盈配合是依靠擰緊緊定套來實(shí)現(xiàn)的。

2 設(shè)備零部件的加工精度達(dá)不到要求

在錘式破碎機(jī)軸承發(fā)熱原因中，設(shè)備零部件的加工精度達(dá)不到要求，尤其是軸承座的加工精度達(dá)不到要求，也是一個(gè)重要因素。軸承座孔的加工要保證孔的公差、粗糙度及圓柱度要求?？坠钸^小則配合時(shí)使軸承游隙過小，過大則配合松動(dòng)，這兩種情況都會(huì)引起軸承發(fā)熱。例如，某2022型單段錘式破碎機(jī)［2］試車時(shí)僅運(yùn)行1.5～2h，SKF23232CC/C3W 33軸承就迅速升溫到90℃以上，同時(shí)軸承座和機(jī)架振動(dòng)明顯。振動(dòng)大是飛輪不平衡引起，而軸承溫度高則是由于軸承座孔加工精度有問題，一是造成兩軸承座水平誤差過大，二是軸承外圈與軸承座孔變成了過盈配合。軸無法軸向移動(dòng)，造成單側(cè)滾子單邊受力，負(fù)荷增大，引起摩擦阻力增大而發(fā)熱。

3 安裝質(zhì)量不良

安裝質(zhì)量不良主要表現(xiàn)在軸承座不水平、聯(lián)軸器不對(duì)中及軸承沒有留足熱膨脹量等方面。

（1）安裝不當(dāng)造成聯(lián)軸器不對(duì)中、軸承座不水平。聯(lián)軸器或分體式軸承座的對(duì)中沒有調(diào)整好，對(duì)中精度差，初始狀態(tài)軸承就處于扭曲狀態(tài)。例如，某PCF2018型單段錘式破碎機(jī)［3］在一次檢修后開機(jī)，飛輪側(cè)軸承溫度達(dá)100℃以上。原因是安裝不當(dāng)，破碎機(jī)轉(zhuǎn)子軸與電動(dòng)機(jī)軸的同軸度為0.755mm，電動(dòng)機(jī)與破碎軸端面傾斜度為θ＝0.000 725 1，均過大。

聯(lián)軸器的找正應(yīng)按照機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范（GB50231-2009）的要求，根據(jù)聯(lián)軸器的直徑大小，確定徑向位移和傾斜度的最大允許值，并按此值來校正。

（2）安裝時(shí)自由端軸承沒有留足熱膨脹量，致使此端軸承在工作時(shí)不能自由伸展，從而引起軸承承受較大的軸向力發(fā)熱甚至燒壞。

錘式破碎機(jī)的兩個(gè)滾動(dòng)軸承一般采用一端固定、一端自由的安裝方法，這樣，當(dāng)工作時(shí)溫度升高后，軸熱膨脹后可自由游動(dòng)不受阻卡。為此，安裝時(shí)要注意此熱伸長(zhǎng)量的計(jì)算和預(yù)留，要使軸承端面與軸承座端蓋的軸向間隙大于軸的熱伸長(zhǎng)量。如果此預(yù)留的間隙值不足，軸受熱膨脹后軸承的端面就會(huì)與軸承座端蓋頂死，從而引起軸承發(fā)熱甚至燒壞。

4 潤(rùn)滑不良

潤(rùn)滑不良包括選用的潤(rùn)滑劑不當(dāng)、油脂的填充量或油位不當(dāng)、油（脂）變質(zhì)或缺油（脂）。

（1）潤(rùn)滑劑的選用及潤(rùn)滑方式不合理

要根據(jù)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度、速度指數(shù)、載荷特征、潤(rùn)滑方式等因素選用滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑選用不當(dāng)，黏度過低或過高，難以形成油膜，會(huì)使軸承運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量無法帶走，引起軸承發(fā)熱。

（2）加油（脂）的量不當(dāng)

加油（脂）過少或過多，會(huì)因缺油或油過多攪動(dòng)大，引起發(fā)熱。

（3）未能按時(shí)換油、潤(rùn)滑油變質(zhì)及潤(rùn)滑油中含有鐵屑等雜質(zhì)，導(dǎo)致潤(rùn)滑狀況惡化。

（4）因軸承座漏油等原因造成軸承缺油發(fā)熱并失效。

由于錘式破碎機(jī)屬于重載荷設(shè)備，對(duì)于潤(rùn)滑劑的選用，存在著一些誤區(qū)，有一味追求高粘度的傾向。例如，某TLPC20.22A型單段錘式破碎機(jī)［4］，轉(zhuǎn)子軸承為SKF24168CABCK30/W33+ AOH24168H，規(guī)格為?320mm×? 580mm×243mm，軸承采用油浴潤(rùn)滑。該軸承溫度過高的原因之一就是潤(rùn)滑不良。油的粘度選用過大，原用N120潤(rùn)滑油，換用N220中負(fù)荷極壓齒輪油，溫度升高，又換用更高黏度的N320，溫度升得更高。黏度大，不僅會(huì)增大潤(rùn)滑油中分子之間的內(nèi)部摩擦，而且也會(huì)增大與金屬之間的摩擦，從而生熱過多。并且油量過多，油量在油標(biāo)上的高度為170mm，攪動(dòng)生熱。最后改用黏度低的N68極壓齒輪油。

水泥行業(yè)錘式破碎機(jī)潤(rùn)滑劑的選用，對(duì)于采用稀油集中潤(rùn)滑或浸油潤(rùn)滑的，潤(rùn)滑油宜選用L-HM68抗磨液壓油（GB11118.1-2011）；對(duì)于油杯加油潤(rùn)滑的，可采用2號(hào)極壓鋰基脂（GB/T7323-2008）。對(duì)于篦冷機(jī)配用的錘式破碎機(jī)，當(dāng)采用潤(rùn)滑脂集中潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑脂可選用1號(hào)極壓鋰基脂（GB/T7323-2008）；對(duì)于油杯加油潤(rùn)滑，可采用2號(hào)極壓鋰基脂（GB/ T7323-2008）。

至于填充量或油位的選擇，對(duì)于浸油潤(rùn)滑，油位宜在油標(biāo)上下紅線的中間位置，且滾動(dòng)軸承的油面高度不允許超過最下面滾子的中心；對(duì)于稀油集中供油，要注意供油壓力；對(duì)于潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的，填脂量宜為軸承座內(nèi)腔容積的1/3～1/2。

5 振動(dòng)因素

錘式破碎機(jī)的振動(dòng)對(duì)軸承的磨損及溫升也有影響。振動(dòng)源有轉(zhuǎn)子的不平衡、安裝不對(duì)正、軸承座聯(lián)接螺栓松動(dòng)及電動(dòng)機(jī)傳過來的振動(dòng)等。特別是轉(zhuǎn)子的不平衡因素比較突出，由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量大，圓周速度高，失去平衡后會(huì)產(chǎn)生較大的離心力，使破碎機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，從而會(huì)加速軸承的磨損，引起軸承的發(fā)熱。

錘式破碎機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定錘式破碎機(jī)軸承座的振動(dòng)振幅≤0.2mm，振動(dòng)超標(biāo)時(shí)要進(jìn)行處理。

6 軸承的磨損及配合失效

軸承的磨損是軸承使用中最主要的故障，持續(xù)的磨損會(huì)使軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架等發(fā)生尺寸變化，甚至產(chǎn)生麻點(diǎn)或剝落等，軸承配合間隙增大，運(yùn)轉(zhuǎn)元件的表面粗糙度增加，會(huì)降低軸承運(yùn)轉(zhuǎn)精度，因而也會(huì)降低機(jī)器的運(yùn)行精度，從而引起軸承的溫度升高、振動(dòng)增加、噪聲增大，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱、振動(dòng)加劇、軸承燒毀甚至引起軸的彎曲。

另外，軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會(huì)出現(xiàn)配合松動(dòng)等失效，也會(huì)引起軸承發(fā)熱。例如，某?1 000mm×2 100mm篦冷機(jī)錘式破碎機(jī)［5］253528帶緊定套軸承溫度偏高，采用二硫化鉬填充潤(rùn)滑。在運(yùn)轉(zhuǎn)初期，軸承溫度一直偏高。原因是軸承上的止退墊卡爪損壞，螺母松動(dòng)，從而造成軸承內(nèi)圈與軸頸的配合松動(dòng)，相互滑動(dòng)而發(fā)熱。

7 V型帶拉緊力過大

當(dāng)錘式破碎機(jī)采用V帶傳動(dòng)時(shí)，如果V帶的拉緊力過大，也會(huì)引起軸承發(fā)熱及V帶與軸承的加速磨損。

8 檢修方法不當(dāng)

在錘式破碎機(jī)帶緊定套的軸承使用中，由于檢修方法不當(dāng)造成軸承配合過緊或一邊緊一邊松的情況，也會(huì)引起軸承發(fā)熱及軸承的磨損。帶緊定套的軸承的特點(diǎn)是軸承的游隙可以通過緊定套來調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)造成緊定套的破裂或配合的松動(dòng)。例如，某篦冷機(jī)錘式破碎機(jī)［6］軸承為22338K+H2338，在軸承發(fā)熱及竄軸時(shí)，處理措施不當(dāng)，只是采用緊固非傳動(dòng)端緊定套的辦法來處理竄軸和緊固軸承的配合。竄軸說明兩個(gè)軸承與軸的配合都存在松動(dòng)情況，只緊固一個(gè)軸承，雖然暫時(shí)解決了竄軸問題，但另一個(gè)軸承的配合仍是松動(dòng)的，這會(huì)造成松動(dòng)處的軸承磨損和發(fā)熱，同時(shí)會(huì)使緊固處的軸承承受全部的軸向力，因此也變得容易松動(dòng)。所以，實(shí)際結(jié)果反而是軸承發(fā)熱和竄軸逐漸頻繁。正確的方法是同時(shí)緊固兩個(gè)軸承的緊定套。

關(guān)于帶緊定套的軸承的緊固，一般是通過測(cè)量軸承徑向游隙的減小量來判斷的，因?yàn)榫o固時(shí)形成過盈配合后，軸承徑向游隙會(huì)在原始游隙的基礎(chǔ)上減小，而預(yù)留的徑向游隙量，則要考慮軸承工作時(shí)的內(nèi)外圈溫度差的影響。

9 環(huán)境溫度過高

篦冷機(jī)配套的錘式破碎機(jī)，工藝操作正常的情況下，熟料的溫度為環(huán)境溫度+65℃，但當(dāng)操作不正常時(shí)，熟料的溫度較高，環(huán)境溫度高也會(huì)使軸承的溫度升高，因此，需要重視破碎機(jī)對(duì)工作環(huán)境的要求。例如，某5 000t/d線的篦冷機(jī)錘式破碎機(jī)［7］，在一次檢修后開機(jī)，由于篦冷機(jī)內(nèi)高溫風(fēng)未及時(shí)排出和熟料溫度較高（平均達(dá)200℃），使破碎機(jī)軸承溫度很快升高。

10 結(jié)語

錘式破碎機(jī)滾動(dòng)軸承的發(fā)熱問題，原因較多，在處理軸承發(fā)熱問題時(shí)，要從設(shè)計(jì)、加工、安裝、潤(rùn)滑、使用、維護(hù)及維修等方面進(jìn)行全面分析考慮，找出主要原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。對(duì)于環(huán)溫度高的篦冷機(jī)錘式破碎機(jī)，要充分發(fā)揮軸上所帶的冷風(fēng)葉的作用，加強(qiáng)冷卻作用；對(duì)于未帶冷風(fēng)葉的一般錘式破碎機(jī)，在軸承發(fā)熱且一時(shí)找不出原因時(shí)，可采用臨時(shí)的辦法來降低軸承的溫度，如采用在飛輪上焊接冷卻風(fēng)葉葉片［8］等辦法來降低軸承的溫度。

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A

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2015-03-09；編輯：趙蓮