可傾瓦軸承振動故障及裝配參數(shù)檢測調(diào)整*

楊仲春， 喬永欽

(1.湖南華菱湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司工程技術(shù)公司，湘潭 岳塘 411101; 2.鄭州機(jī)械研究所有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引 言

滑動軸承支撐的回轉(zhuǎn)設(shè)備一般采用圓柱形、圓錐形、多油楔和可傾瓦四種支撐軸承形式[1]。圓柱形軸承適合于轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)精度較低的低速重載回轉(zhuǎn)設(shè)備；圓錐形和多油楔軸承適合于定心要求較高的中高速、中重載的旋轉(zhuǎn)設(shè)備[2]；可傾瓦軸承的瓦塊能一定幅度地自由擺動，具備良好的調(diào)心、吸振、減振功能，因此穩(wěn)定性好，回轉(zhuǎn)精度高，功率損耗低，多適用于高速以及可承受各種載荷的高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備[3]。

在設(shè)備運(yùn)行中機(jī)組內(nèi)可傾瓦軸承的振動故障對生產(chǎn)影響頗大[4]，筆者借助某實際項目針對此現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過逐一排除的方式，分析了可傾瓦軸承產(chǎn)生故障的原因，實現(xiàn)了高速風(fēng)機(jī)中可傾瓦軸承故障的快速定位與排除，對于現(xiàn)場工程人員有一定的參考價值。

1 機(jī)組結(jié)構(gòu)及故障原因分析

某鋼鐵公司焦化廠新干熄焦新上線3臺沈鼓產(chǎn)D1200-II型煤氣加壓機(jī)組。機(jī)組采用電動機(jī)拖動增速箱；增速箱拖動兩級加速的離心風(fēng)機(jī)對煤氣介質(zhì)進(jìn)行加壓輸出的結(jié)構(gòu)形式。具體結(jié)構(gòu)圖如上圖1所示。

圖1 D1200-II型煤氣加壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速6 000 r/min，最大排氣量1 200 m3/min,單吸排，2級壓縮，采用呈“工”字形排布的支承、支推雙支撐滑動軸承。支撐軸承采用的是密切爾式可傾瓦軸承，底瓦3塊，上瓦2塊。整體軸承副由5塊弧形瓦塊、軸承體(瓦套)、軸承座、軸承座壓蓋等零部件組合而成。瓦塊采用銅基內(nèi)圓弧面襯巴氏合金材料，通過背面的球面銷和墊片使瓦塊安裝在軸承套上，且能自由擺動。

5塊瓦塊組合成圓柱狀包裹主軸，潤滑油由最底部瓦塊兩側(cè)強(qiáng)制供油，由軸瓦油封開口處卸油。每塊瓦塊作用到軸頸上的油膜作用力都通過軸頸的中心，不會產(chǎn)生軸頸渦動的失穩(wěn)力，避免了油膜振蕩?？蓛A瓦剖面圖如圖2所示。

圖2 可傾瓦剖面圖

1#～3#機(jī)組安裝施工完成后對3臺機(jī)組逐一調(diào)試，2#、3#機(jī)組振動、溫度、壓力等各項運(yùn)行技術(shù)參數(shù)正常。1#機(jī)組其它參數(shù)都正常，唯有1#支撐軸瓦的振動值7.6 mm/s(標(biāo)準(zhǔn)值≤4.6 mm/s)嚴(yán)重超標(biāo)，且隨調(diào)試時間延長振速有明顯上升趨勢。不得已停機(jī)排查故障原因。

對1#支撐軸瓦開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)下瓦與軸頸接觸的巴氏合金面略有磨損痕跡，這種情況明顯是由于振動超標(biāo)導(dǎo)致的，不是引起振動的真正原因。為查找故障原因，使用排除法將可傾瓦軸承可能出現(xiàn)振動故障的原因、處理方法、診斷結(jié)論統(tǒng)一列出，如表1所列。

表1 故障原因排查表

由排除法可知，1#軸瓦振動超標(biāo)的原因可能有三個：①由于測量方法誤差，軸瓦頂間隙可能未達(dá)標(biāo)，需重新檢測；②5塊瓦塊的厚度未檢測，可能不一致，需進(jìn)一步確認(rèn)；③瓦背調(diào)整墊是由設(shè)備廠家裝配，到安裝現(xiàn)場未檢查確認(rèn)，可能存在檢測誤差或儲存、運(yùn)輸過程產(chǎn)生變形等，需重新檢測確認(rèn)。

基于以上情況，決定對1#軸瓦重新檢測、調(diào)整裝配。

2 可傾瓦軸承測量

2.1 瓦塊厚度檢查與測量

可傾瓦軸承的瓦塊厚度檢查與測量過程如下。

(1) 用清洗劑無死角清洗瓦塊并用細(xì)齒銼和細(xì)砂紙清除毛刺。

(2) 檢查瓦塊巴氏合金是否有掉塊、起殼、劃痕、裂紋及銅基是否有碰傷等明顯缺陷。

(3) 檢查5塊瓦塊的標(biāo)記是否是同一套的，同一套的瓦塊是指在同一加工條件下加工出來的一組瓦塊。可傾瓦軸承如果需要更換瓦塊，必須一次性更換全部的瓦塊。

(4) 用量程為25～50 mm的外徑千分尺配合6～10 mm標(biāo)準(zhǔn)量棒對5塊瓦塊進(jìn)行厚度檢測。測量計算式為：

H=L-Φ

(1)

式中：H為瓦塊厚度；L為測量值；Φ為量棒直徑。

測量時量棒必須放置在瓦塊的圓弧底部。測量方法如圖3所示。

圖3 可傾瓦厚度測量簡圖

一般一副新瓦的瓦塊厚度誤差應(yīng)在0.02 mm以內(nèi)，使用過的瓦塊厚度差距如果超過0.05 mm即做報廢處理。

2.2 瓦塊厚度誤差修配

本次對1#軸瓦的五塊瓦塊進(jìn)行厚度測量，測量結(jié)果分別為：30.01 mm、30.005 mm、30.015 mm、30.01 mm、30.01 mm，用細(xì)砂紙對30.015 mm的瓦塊背面進(jìn)行打磨，保證尺寸在30.005～30.01 mm即可。

3 可傾瓦軸承頂間隙測量與計算

3.1 可傾瓦頂間隙值分析

如圖4所示可傾瓦間隙計算示意圖，可傾瓦軸承與剖分式軸承不同，用壓鉛法測量的可傾瓦頂間隙值A(chǔ)B并非軸瓦的真實的頂間隙值CD，如果將AB視為頂間隙，可能會造成頂隙超標(biāo)，誤導(dǎo)裝配判斷。因此須將AB進(jìn)行計算，推算出實際頂隙CD。經(jīng)推算計算為：

圖4 可傾瓦間隙計算示意圖

CD/AB=2/(1+cosα)

(2)

CD=2AB/(1+cosα)

(3)

其中：α=180°/軸瓦塊數(shù)，5塊瓦的軸承α=36°，代入式(2)、(3)解得：

AB=0.15 mm，CD=1.1056AB=0.165 mm，按照廠標(biāo)軸瓦頂隙標(biāo)準(zhǔn)值為：0.16～0.20 mm，故1#軸瓦的頂隙0.165 mm符合標(biāo)準(zhǔn)值。

3.2 頂隙測量操作要點

在測量頂隙時應(yīng)遵循以下三個要點。

(1) 軸瓦頂隙測量的準(zhǔn)確度與測量鉛絲擺放、測量的位置密切相關(guān)，如5瓦軸承鉛絲應(yīng)擺放在上瓦的中心位置，便于能準(zhǔn)確的測量角度α=36°，避免測量誤差。

(2) 頂隙是一個常量，只要測量、計算準(zhǔn)確即可，與檢測位置無關(guān)，只與軸瓦的塊數(shù)有關(guān)。

(3) 軸瓦塊數(shù)越多，壓鉛值越接近頂隙值。

4 軸瓦瓦背調(diào)整墊檢測與刮研調(diào)整

4.1 瓦背調(diào)整墊檢測

瓦背調(diào)整墊檢測方法如下。

(1) 先用塞尺檢測底瓦兩側(cè)的瓦塊的調(diào)整墊板與軸承體是否存在間隙，正常情況在未落轉(zhuǎn)子的狀態(tài)下，0.04 mm的塞尺不能通過；落入轉(zhuǎn)子的狀態(tài)下應(yīng)無間隙。有間隙或接觸面達(dá)不到70%，就會造成軸瓦穩(wěn)定性差，接觸剛度大幅下降，不能承受額定載荷，因此產(chǎn)生劇烈振動。本次在落入轉(zhuǎn)子的情況下，檢測1#軸瓦兩側(cè)底瓦調(diào)整墊板與軸承體的間隙為0.05 mm，因此可以判斷這是造成振動的重要原因。

(2) 著色檢測3塊底瓦，正常情況3塊調(diào)整墊板與軸承體接觸面應(yīng)達(dá)到70%以上。本次著色檢測1#軸瓦的3塊底瓦調(diào)整墊板，左右兩塊無接觸，下部一塊只有40%左右的接觸面積。因此可以判斷底瓦調(diào)整墊板接觸不良也是振動的主要原因。

4.2 墊板的刮研與調(diào)整

為避免重復(fù)聯(lián)軸器對中，墊板的刮研與調(diào)整應(yīng)盡量在不改變轉(zhuǎn)子位置的前提下進(jìn)行，因此接觸面、標(biāo)高、兩側(cè)偏差應(yīng)綜合考慮，具體操作方法是：①用橋規(guī)測量轉(zhuǎn)子現(xiàn)有的標(biāo)高并記錄；②用塞尺測量、計算出現(xiàn)狀左右兩側(cè)調(diào)整墊的總厚度并記錄。刮研調(diào)整后保持原數(shù)據(jù)不變。因此保證轉(zhuǎn)子在原位置不產(chǎn)生變化。

[6]American leaders first ignored the comprehensive assault on our society and then to no avail appealed to Beijing to act responsibly.We now have no choice but to impose costs and President Trump’s action today is a critical step in the right direction.（2018.3.23）

除需要刮研的調(diào)整墊板外，一般增減厚度的調(diào)整墊片數(shù)量不超過3塊，刮研前應(yīng)將底部加墊0.15 mm左右，0.1 mm為刮研預(yù)留量，0.05 mm為裝配壓緊量。兩側(cè)加墊量如圖5所示。

圖5 底瓦塊垂直移動計算示意圖

兩側(cè)加減墊量計算公式如下：

Δt=y·cosα

(4)

式中：y為底部加減墊量，mm；α為兩側(cè)調(diào)整墊板中心線與底部墊板中垂線夾角。

1#軸瓦兩側(cè)應(yīng)加墊量為：

t=Δt+(間隙值)

(5)

將式(4)代入(5)可得：

墊板刮研原則是：先將兩側(cè)墊板刮研到基本接觸時再刮研底部墊板。直到三塊墊板都均勻接觸時將底部預(yù)留的0.05 mm墊片抽出，避免軸瓦左右擺動。

刮研到墊板接觸面將達(dá)到70%時，通過測量轉(zhuǎn)子標(biāo)高及兩側(cè)墊片厚度，判斷轉(zhuǎn)子位置的變化情況。根據(jù)具體情況確定每塊墊板的刮研量。一般應(yīng)增加底部墊板的刮研量，使三塊墊板同時到達(dá)接觸標(biāo)準(zhǔn)。

5 軸瓦清洗、裝配及故障處理效果

將刮研、調(diào)整好的1#軸瓦的零部件從軸承座上取出，用清洗劑無死角清洗，并在此檢查有無明顯缺陷，按照標(biāo)記逐一回裝到軸承座上，加潤滑油，扣瓦蓋，等待起機(jī)再次調(diào)試。

起機(jī)調(diào)試效果良好，1#機(jī)組各項運(yùn)行技術(shù)參數(shù)正常。1#軸瓦振速由7.6 mm/s下降到了2.3 mm/s。

6 結(jié) 語

高速風(fēng)機(jī)在冶金、化工、電力等各行業(yè)運(yùn)用廣泛?？蓛A瓦軸承是高速風(fēng)機(jī)的核心部件，調(diào)整、裝配精度高；安裝施工專業(yè)性極強(qiáng)，對操作人員技能要求高。文中重點介紹了可傾瓦軸承的工作原理，并通過逐一排除的方式，分析了可傾瓦軸承產(chǎn)生故障的原因，然后結(jié)合現(xiàn)場起機(jī)調(diào)試驗證了可傾瓦軸承參數(shù)檢測、計算以及裝配方法的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)了高速風(fēng)機(jī)中可傾瓦軸承故障的快速定位與排除。

掌握科學(xué)合理的裝配操作方法，不但有利于貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化施工作業(yè)，提升隊伍的專業(yè)素質(zhì)，更有利于提高工程施工效率，降低成本，確保設(shè)備及時達(dá)產(chǎn)達(dá)效，穩(wěn)定順行。