軸流式通風(fēng)機(jī)軸承發(fā)熱故障分析與處理

史肖華

（山西晉能控股煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦， 山西 晉城 048006）

引言

軸流式通風(fēng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于大中型煤礦礦井通風(fēng)，其運(yùn)行狀況的好壞會(huì)直接影響到礦井的安全生產(chǎn)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，要保證通風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)鍵是要確保各部軸承的穩(wěn)定運(yùn)行。一旦軸承出現(xiàn)發(fā)熱、溫升異常等狀況未及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，就有可能造成燒壞主軸、風(fēng)機(jī)停運(yùn)而導(dǎo)致礦井被迫停產(chǎn)，從而給煤礦生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 現(xiàn)場概況

鳳凰山礦南回風(fēng)井安裝的兩臺2J55-NO28 型軸流式通風(fēng)機(jī)，是1997 年礦井二水平9 號煤層開采延伸通風(fēng)需要安裝的。2009 年根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況對風(fēng)機(jī)主軸等關(guān)鍵部件進(jìn)行返廠更換大修后安全運(yùn)行至今。2013 年在對2 號主通風(fēng)機(jī)例行檢查過程中發(fā)現(xiàn)主軸2 號軸承部潤滑脂有變稀、變色等異常變質(zhì)現(xiàn)象。經(jīng)論證，需要對該軸承部發(fā)熱問題進(jìn)行徹底解決處理，以保證主通風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 軸承部發(fā)熱故障診斷

2.1 通風(fēng)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)

與70B2 型軸流通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)一樣，2J55-28 型軸流通風(fēng)機(jī)為2 級風(fēng)葉，主軸裝置設(shè)有兩個(gè)軸承部支撐，如圖1 所示。

圖1 2J55-28 軸流式通風(fēng)機(jī)主軸支撐部結(jié)構(gòu)簡圖

如圖1 所示，1 號、2 號軸承部安裝的雙列調(diào)心滾子軸承（22332 型）主要是用于承受風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的徑向載荷，而2 號軸承部安裝的3 盤圓錐滾子軸承（7524 型）中軸承2、3 主要是用于承受風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行中向左的軸向載荷，軸承1 主要是用于承受風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)瞬間及反風(fēng)時(shí)向右的軸向載荷[1]。

2.2 軸承發(fā)熱故障原因分析

在定檢過程中發(fā)現(xiàn)的2 號軸承部潤滑油脂變質(zhì)現(xiàn)象，經(jīng)初步診斷可能由于軸承部內(nèi)部某組件長時(shí)在異常狀態(tài)下高溫運(yùn)行引起。而精確找出運(yùn)行異常的組件，了解清高溫發(fā)熱的主因則是解決該軸承部潤滑油脂變質(zhì)問題的關(guān)鍵所在。

由于風(fēng)機(jī)2 號軸承部內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對拆裝工藝要求較高，且在礦井正常生產(chǎn)期間不允許主通風(fēng)機(jī)隨意停機(jī)拆卸檢修。經(jīng)過現(xiàn)場勘查并結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過在2 號軸承部上腔注油孔位置新加裝1 個(gè)測溫傳感器，與原安裝的測溫傳感器分別對軸承部內(nèi)的雙列調(diào)心滾子軸承及圓錐滾子軸承運(yùn)行溫升進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測比較。通過比較結(jié)果分析可知，運(yùn)行異常的部位來自溫升速度較快的圓錐滾子軸承。找出發(fā)熱源后開始對2 號軸承部進(jìn)行停機(jī)拆卸檢查，在對3 盤圓錐滾子軸承逐個(gè)拆除檢查后，發(fā)現(xiàn)在與圓錐滾子軸承2 內(nèi)圈配套裝配的主軸錐套17上有磨損痕跡且有高溫灼燒后的云影（如下頁圖2發(fā)熱部位所示），圓錐滾子軸承2 內(nèi)圈也有同樣狀況發(fā)生。

如圖2 所示，在墊圈3 與圓錐滾子軸承2、4 內(nèi)圈兩側(cè)結(jié)合面也有不同程度的磨痕。經(jīng)過對以上顯象狀況推斷，錐套17 與圓錐滾子軸承1、2、4 內(nèi)圈設(shè)計(jì)裝配為H7/JS6 過渡配合，其配合公差較小。加之經(jīng)常承受重載沖擊，兩組件裝配結(jié)合面隨著運(yùn)行時(shí)間延長不斷磨損產(chǎn)生間隙后，在運(yùn)行過程中發(fā)生相對摩擦而產(chǎn)生高溫，最終引發(fā)油脂變質(zhì)。因此要解決以上軸承部發(fā)熱問題就必須對磨損的圓錐滾子軸承、墊圈及錐套進(jìn)行更換。

圖2 2 號軸承部內(nèi)部裝配結(jié)構(gòu)圖

3 軸承裝配工藝要求

由于2J55-28 型軸流通風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行中其軸向推力很大，軸承部各組件裝配關(guān)聯(lián)尺寸較為精密，裝配工藝要求較高，一旦調(diào)整不當(dāng)，可能將主軸及軸承一起損壞[2]。因此在更換圓錐滾子軸承及錐套時(shí)要根據(jù)各組件設(shè)計(jì)功能及廠方提供的配合關(guān)聯(lián)尺寸等技術(shù)要求進(jìn)行裝配調(diào)整，以保證各組件配合得當(dāng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。具體裝配調(diào)整時(shí)需注意軸承受力、主軸的軸向位移兩個(gè)問題。

3.1 軸承受力

圓錐滾子軸承2 和4 必須同時(shí)受力且承受負(fù)荷必須一致。圓錐滾子軸承2 和4 能否同時(shí)受力，取決于與之裝配關(guān)聯(lián)的組件止動(dòng)盤11、墊圈3 和軸套5的尺寸。由圖2 可見，如果墊圈3 太厚，那么當(dāng)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)圓錐滾子軸承2 將不受力，所有軸向推力將疊加在圓錐滾子軸承4 上，超負(fù)荷運(yùn)行在很短時(shí)間內(nèi)就有可能將其損壞。如果墊圈3 太薄，那么圓錐滾子軸承4 將不受力，所有軸向推力將疊加在圓錐滾子軸承2 上，同樣可能在短時(shí)間內(nèi)損壞。如果軸套5 太長，那么圓錐滾子軸承2 和4 將均不受力，所有向左的軸向推力將由1 號、2 號軸承部的雙列調(diào)心滾子軸承承擔(dān)，而該軸承主要是承受風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的徑向載荷，不能長時(shí)承受軸向載荷，否則將有可能損壞。如果軸套5 太短，將起不到對圓錐滾子軸承4的軸向限位作用，使得主軸的軸向串量增大，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定[3]。

墊圈3 厚度δ 的確定：將圓錐滾子軸承與軸承套裝配好后測出 S3和 S4，如圖3 所示，δ=S4-S3。

圖3 圓錐滾子軸承與軸承套裝配圖

注意：實(shí)際加工墊圈3 時(shí)，其厚度尺寸應(yīng)比計(jì)算出的結(jié)果大0.01～0.02 mm，然后按圖3-2 進(jìn)行實(shí)際裝配檢驗(yàn)，并進(jìn)行必要的精磨調(diào)整，以確保得到最佳配合尺寸。具體檢驗(yàn)方法是：將裝配好軸承套的圓錐滾子軸承2、4 及墊圈3 按圖3-2 排列順序放置在一相對水平的工件臺上，盡量保證其同心度。然后用手撥動(dòng)上一層軸承套朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，觀察下一層軸承套是否跟隨旋轉(zhuǎn)，同理按圖3-2 將其整體倒置，用手撥動(dòng)上一層軸承內(nèi)圈檢查下一層內(nèi)圈跟隨性。若兩次檢查上下層軸承套及軸承內(nèi)圈跟隨性均無轉(zhuǎn)動(dòng)滯后偏差現(xiàn)象，則說明墊圈3 厚度合適，反之則需要對墊圈3 厚度進(jìn)行調(diào)整。

3.2 主軸軸向位移

主軸的軸向位移必須適當(dāng)。主軸軸向串量的大小是由1 號、2 號軸承部中雙列圓錐滾子軸承的允許軸向游隙決定。由圖2 可見，當(dāng)主軸在運(yùn)行過程中承受向右的軸向推力時(shí)，要在1 號、2 號軸承部雙列調(diào)心滾子軸承達(dá)到極限軸向游隙運(yùn)行時(shí)使圓錐滾子軸承1 通過端蓋16 支撐先受力，而調(diào)整圓錐滾子軸承1 受力的關(guān)鍵取決于圓錐滾子軸承1 的軸承套與端蓋16 的間隙是否合適。

4 結(jié)論

通過對軸承發(fā)熱故障分析與處理典型案例的探討研究，總結(jié)出實(shí)踐過程中需要注意的幾個(gè)問題：

1）要想徹底解決處理軸承發(fā)熱故障，就必須要找準(zhǔn)故障點(diǎn)的具體位置，了解清楚發(fā)熱的真正主因。

2）確定解決方案后，在主要部件拆卸解體前要留好相關(guān)原始數(shù)據(jù)（特別是有關(guān)裝配位置及尺寸要求的），為檢修裝配提供好參考依據(jù)。由于主軸裝置的裝配與軸承的間隙、相對位置有直接的關(guān)聯(lián)，因此在拆除主軸裝置前必須對相關(guān)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行測量記錄留檔（需要注意是若1 號、2 號軸承座未發(fā)生損壞位移等現(xiàn)象則盡可能不要對其進(jìn)行任何調(diào)整，以保證主軸裝置的原始裝配參考尺寸）。具體定位：先將主軸裝置吊入軸承座內(nèi)，然后根據(jù)1 號主軸承與軸承座側(cè)間隙及防塵套與軸承座側(cè)間隙進(jìn)行定位，定位尺寸要以原始數(shù)據(jù)作依據(jù)，盡量恢復(fù)到原位置。

3）隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的飛速發(fā)展，新技術(shù)新設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用, 新型風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)將更趨于簡單，檢修維護(hù)將更加方便。傳承與于20 世紀(jì)五六十年代70B2 型風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的2J55-28 型通風(fēng)機(jī)將逐步推出舞臺，被具有新工藝技術(shù)特征代表的FBDCZ 系列對旋式軸流風(fēng)機(jī)所替代，但目前仍有少數(shù)老礦井還在沿用。而在風(fēng)機(jī)檢修維護(hù)方面本文中提到的風(fēng)機(jī)軸承故障診斷及維修裝配工藝的一些技術(shù)經(jīng)驗(yàn)還是值得學(xué)習(xí)借鑒的。