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軸承主要用來(lái)支承軸及軸上零件,并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度和減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。為此,探討了滑動(dòng)軸承的工作原理、常見故障類型及采取的防范措施,針對(duì)故障原因?qū)瑒?dòng)軸承進(jìn)行日常維護(hù),為推動(dòng)軸承在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的合理使用和維護(hù)提供參考依據(jù)。
引言
軸承主要用來(lái)支承軸及軸上零件,并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度和減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損,在農(nóng)業(yè)機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械往往是在重載、振動(dòng)、有沖擊的惡劣環(huán)境下工作,因此軸承的合理使用與維護(hù)就顯得非常重要。而滑動(dòng)軸承正是具有承載能力大、工作可靠、耐沖擊、吸振、可以剖分等優(yōu)點(diǎn),非常適合應(yīng)用于高速重載,有巨大沖擊和振動(dòng)的農(nóng)機(jī)作業(yè)。由于滑動(dòng)軸承廣泛的應(yīng)用,其故障也成為農(nóng)機(jī)作業(yè)常見的機(jī)械故障。掌握滑動(dòng)軸承的工作原理、了解常見故障類型及故障原因、針對(duì)故障原因采取排除故障的具體措施,乃至根據(jù)滑動(dòng)軸承的工作原理對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行日常維護(hù)以防范故障發(fā)生,是機(jī)械維修人員必須達(dá)到的技術(shù)目標(biāo)。
1 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及工作原理滑動(dòng)軸承由軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦、聯(lián)接螺栓等組成。軸瓦是滑動(dòng)軸承的重要零件,用于直接支承軸頸。在軸瓦內(nèi)表面,以進(jìn)油口為中心沿縱向、斜向或橫向開有油溝,以利于潤(rùn)滑油均勻地分布在整個(gè)軸頸上?;瑒?dòng)軸承通過(guò)軸瓦內(nèi)表面之間的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作,運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力會(huì)對(duì)滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。在滑動(dòng)軸承表面若能形成潤(rùn)滑膜將運(yùn)動(dòng)副表面分開,則滑動(dòng)摩擦力可大大降低,由于運(yùn)動(dòng)副表面不直接接觸,因此也避免了磨損。因此,潤(rùn)滑膜的形成是滑動(dòng)軸承能夠正常工作的基本條件。影響潤(rùn)滑膜形成的因素有潤(rùn)滑方式、運(yùn)動(dòng)副相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、潤(rùn)滑劑的物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)副表面的粗糙度等。
在滑動(dòng)軸承的應(yīng)用中,保持良好的潤(rùn)滑可以降低摩擦功耗,減少磨損,同時(shí)還起到冷卻、吸振、防銹等作用。
2 滑動(dòng)軸承的失效形式
滑動(dòng)軸承在正常使用過(guò)程中,由于逐漸磨損直到最后失去工作能力、結(jié)束其使用壽命,這種自然
損傷是難以避免的。但如果因裝配調(diào)整不當(dāng)、潤(rùn)滑油品質(zhì)不好或使用條件惡劣等因素致使軸承過(guò)早地
磨損或出現(xiàn)各種故障,則是人為造成的早期損壞。早期損壞不僅大大降低軸承的使用壽命,同時(shí)也會(huì)
影響農(nóng)業(yè)機(jī)械的正常工作。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),滑動(dòng)軸承早期損壞的常見形式有機(jī)械損傷、軸承穴蝕、疲勞點(diǎn)
蝕、軸承合金腐蝕、軸承燒熔、軸承走外圓等。
2.1 機(jī)械損傷
滑 動(dòng) 軸 承機(jī)械損傷是指軸瓦的合金表面出現(xiàn)不同程度的溝痕,嚴(yán)重時(shí)在接觸表面發(fā)生金屬剝離
以及出現(xiàn)大面積的雜亂劃傷。一般情況下,接觸面損傷與燒蝕現(xiàn)象同時(shí)存在,造成其損傷的主要原因
是軸承表面難以形成油膜或油膜被嚴(yán)重破壞。
2.2 軸承穴蝕
滑動(dòng)軸承在沖擊壓力的反復(fù)作用下,表面層發(fā)生塑性變形和冷作硬化,局部喪失變形能力,逐步
形成裂紋并不斷擴(kuò)展,然后隨著磨屑的脫落,在受載表面層形成穴蝕。一般軸瓦發(fā)生穴蝕時(shí),是先出
現(xiàn)凹坑,然后凹坑逐步擴(kuò)大并引起合金層界面的開裂,裂紋沿著界面的平行方向擴(kuò)展,直到剝落為止。
滑動(dòng)軸承穴蝕的主要原因是:由于油槽和油孔等結(jié)構(gòu)要素的橫斷面突然改變引起油流強(qiáng)烈紊亂,在油
流紊亂的真空區(qū)形成氣泡,隨后由于壓力升高,氣泡潰滅而產(chǎn)生穴蝕。穴蝕一般發(fā)生在軸承的高載區(qū),
即軸承的下軸瓦上。重載、高速,且載荷和速度變化較大的滑動(dòng)軸承中,常
產(chǎn)生軸承穴蝕現(xiàn)象。
2.3 疲勞點(diǎn)蝕
軸承疲勞點(diǎn)蝕是由于超負(fù)荷工作,使得軸承工作過(guò)熱及軸承間隙過(guò)大,造成軸承中部疲勞損傷、
疲勞點(diǎn)蝕或者疲勞脫落。此損傷大多是因超載、軸承間隙過(guò)大,或者潤(rùn)滑油不清潔混有異物所致。因
此,使用時(shí)應(yīng)注意避免軸承超載工作,不要以過(guò)低或過(guò)高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),確保正常的軸承間隙。
2.4 軸承合金腐蝕
軸承合金腐蝕一般是因潤(rùn)滑油不純,潤(rùn)滑油中所含的化學(xué)雜質(zhì)使軸承合金氧化而生成酸性物質(zhì),
引起軸承合金部分脫落,形成無(wú)規(guī)則的微小裂孔或小凹坑。軸承合金腐蝕的主要原因是潤(rùn)滑油選用不
當(dāng)、軸承材料耐腐蝕性差。
2.5 軸承燒熔
軸頸和軸承摩擦副之間有微小的凸起金屬面直接接觸,形成局部高溫,在潤(rùn)滑不足、冷卻不良
的情況下,使軸承合金發(fā)黑或局部燒熔。此故障常為軸頸與軸承配合過(guò)緊所致;潤(rùn)滑油壓力不足也容
易使軸承燒毀。
2.6 軸承走外圓
軸承走外圓就是軸承在座孔內(nèi)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承走外圓后,不僅影響軸承的散熱,容易使軸承內(nèi)
表面合金燒蝕,而且還會(huì)使軸承背面損傷,嚴(yán)重時(shí)燒毀軸承。其主要原因是,軸承過(guò)短、加工或者安
裝不符合規(guī)范等。
3 滑動(dòng)軸承的合理使用與維護(hù)
滑動(dòng)軸承早期損壞比軸承燒毀要常見得多,因此預(yù)防滑動(dòng)軸承早期損壞就顯得非常重要?;瑒?dòng)軸
承的正確維護(hù)是減少軸承早期損壞的有效途徑,也是延長(zhǎng)軸承壽命的可靠保證。因此,在農(nóng)業(yè)機(jī)械的
日常維護(hù)和維修中,必須從軸承合金材料的合理選用、提高軸承的維修和裝配質(zhì)量、合理地選用和加
注潤(rùn)滑油及改善軸承的工作條件等方面入手。一旦滑動(dòng)軸承有異常現(xiàn)象或出現(xiàn)過(guò)早磨損的征兆,就要
認(rèn)真查明原因,并采取相應(yīng)的措施,重視對(duì)滑動(dòng)軸承早期損壞的預(yù)防。
3.1 滑動(dòng)軸承的合理選用
選用滑動(dòng)軸承時(shí),要考慮軸承的熱平衡以控制溫升。要從軸承的上軸瓦頂部開進(jìn)油孔,使?jié)櫥?/p>
從非承載區(qū)引入;在軸瓦內(nèi)表面以進(jìn)油孔為中心沿縱向或橫向開油槽,利于潤(rùn)滑油均勻分布在軸頸上
以控制溫升。開油槽一般是靠經(jīng)驗(yàn),但主要掌握原則:一是潤(rùn)滑油應(yīng)從油膜壓力最小處輸入軸承;二
是油槽開在非承載區(qū),否則會(huì)降低油膜的承載能力;三是油槽軸向不能開通,以免油從油槽端部大量流
失;四是水平安裝軸承油槽開半周,不要延伸到承載區(qū),全周油槽應(yīng)開在靠近軸承端部處。
另外,在軸瓦頂部開進(jìn)油孔,油槽可圍繞進(jìn)油孔為中心,開寬度與孔徑相等的油槽,形狀可采取
“一”字形、“×”字形、“王”字形等。除了要保證滑動(dòng)軸承油槽的合理結(jié)構(gòu)外,還應(yīng)
根據(jù)滑動(dòng)軸承的工作情況,合理選用軸承的材料。軸承材料必須具備摩擦因數(shù)小,導(dǎo)熱性好,熱膨脹
系數(shù)小,耐磨、耐蝕及抗膠合能力強(qiáng),且有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和可塑性。因此,軸瓦材料常選巴氏合金。
3.2 提高軸承的維修和裝配質(zhì)量
滑動(dòng)軸承維修和裝配質(zhì)量的高低,對(duì)軸承的性能的充分發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。在對(duì)軸承進(jìn)行
維修和裝配時(shí),應(yīng)保證軸承背面光滑無(wú)斑點(diǎn),定位凸點(diǎn)完整無(wú)損;自身的彈開量一般控制在0.5~
1.5mm范圍內(nèi),這樣就可以保證裝配后軸瓦借助自身彈力與軸承座孔貼合緊密。裝在軸承座內(nèi)的上下
兩片軸瓦的每端均應(yīng)高出軸承座平面30~50μm,高出量可保證按規(guī)定扭矩?cái)Q緊軸承蓋螺栓后軸承與軸
承座緊密配合,產(chǎn)生足夠的摩擦自鎖力,軸承不致松動(dòng),散熱效果好,防止軸承燒蝕和磨損。軸承的
工作面不能用刮配法達(dá)到75%~ 85%接觸印痕為衡量標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)在不刮削時(shí)就使軸承和軸頸的配合間隙
達(dá)到要求。此外,在維修和裝配時(shí)要嚴(yán)格按照工藝規(guī)范操作,防止因裝入方法不當(dāng)而造成安裝不正以及軸承
螺栓的扭矩不均或不符合規(guī)定,從而產(chǎn)生彎曲變形和應(yīng)力集中,導(dǎo)致軸承早期損壞。
3.3 合理地選用和加注潤(rùn)滑油
滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑質(zhì)量的好壞,是影響其性能發(fā)揮的另一重要因素。在選用和使用潤(rùn)滑油時(shí),要采用
油膜表面張力小的潤(rùn)滑油,在形成的氣泡潰滅時(shí),油流的沖擊作用相應(yīng)減小,可有效地預(yù)防軸承穴蝕。
潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)不可隨意增加,以免增加軸承的焦化傾向。潤(rùn)滑油油量必須在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),潤(rùn)滑油
和加油用工具必須清潔,加注潤(rùn)滑油的場(chǎng)所應(yīng)無(wú)污染、無(wú)風(fēng)沙,防止一切污染物的侵入。同時(shí),采取
密封措施,注意定期檢查和更換潤(rùn)滑油。不同品質(zhì)、不同粘度等級(jí)及不同使用類型的潤(rùn)滑油禁止混用,
潤(rùn)滑油加注前的沉淀時(shí)間一般不應(yīng)小于48h?;瑒?dòng)軸承的潤(rùn)滑方式有多種,應(yīng)根據(jù)機(jī)器的具體結(jié)構(gòu)和工作狀況進(jìn)行有針對(duì)性地選擇。其具體潤(rùn)滑方式有:
1) 手動(dòng)潤(rùn)滑。在發(fā)現(xiàn)軸承的潤(rùn)滑油不足時(shí),通常采用加油器注油。這種方法難以保持油量一定,
通常只用于輕載、低速或間歇運(yùn)動(dòng)的軸承。為了防止污物混入,最好在加油孔上設(shè)置防塵蓋或球閥,
并用毛氈、棉、毛等作為過(guò)濾裝置。
2) 滴油潤(rùn)滑。從容器經(jīng)孔、針、閥等供給大致為定量的潤(rùn)滑油,最經(jīng)典的是滴油油杯。滴油量隨潤(rùn)滑油粘度、軸承間隙和供油孔位置不同有顯著變化。此法常用于圓周速度小于4~5m/s 的輕載和
中載軸承。
3) 油環(huán)潤(rùn)滑。僅能用于臥軸的潤(rùn)滑方法。靠掛在軸上并能旋轉(zhuǎn)的環(huán)將油池的潤(rùn)滑油帶到軸承
中。適用于軸徑大于50mm的中速和高速軸承。油環(huán)最好是無(wú)縫的,軸承寬徑比小于2 時(shí),可只用1 個(gè)油環(huán),否則需用兩個(gè)油環(huán)。
4) 油繩潤(rùn)滑。靠油繩的毛細(xì)管作用和虹吸作用將油杯中的潤(rùn)滑油引到軸承中,用于圓周速度小于4~5m/s 的輕載和中載軸承,油繩還有過(guò)濾作用。
5) 油墊潤(rùn)滑。利用油墊的毛細(xì)管作用,將油池中的潤(rùn)滑油涂到軸徑表面。此方法能夠使摩擦表面經(jīng)常保持清潔,但塵埃也會(huì)堵塞毛細(xì)孔造成供油不足。油墊潤(rùn)滑的供油量通常只有油潤(rùn)滑的1/20。
6) 油浴潤(rùn)滑。將軸承的一部分浸入潤(rùn)滑油中的潤(rùn)滑方法,這種方法常用于豎軸軸承,而不宜用于臥軸軸承。
7) 飛濺軸承??坑拖渲行D(zhuǎn)件的拍擊而飛濺起來(lái)的潤(rùn)滑油供給軸承,適用于較高速度的軸承。
8) 噴霧潤(rùn)滑。將潤(rùn)滑油霧化噴在摩擦表面的潤(rùn)滑方法,適用于高速軸承。
9)壓力供油潤(rùn)滑??繚?rùn)滑泵的壓力向軸承供油,將從軸承流出的潤(rùn)滑油回收到油池以便循環(huán)使用,是供油量最多,且最穩(wěn)定的潤(rùn)滑方法,適用于高速、重載、重要的滑動(dòng)軸承。
4 結(jié)語(yǔ)
滑動(dòng)軸承是農(nóng)業(yè)機(jī)械中的一個(gè)重要部件,其使用及維護(hù)的合理與否,將直接影響到其性能的發(fā)揮,對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的正常作業(yè)起著至關(guān)重要的作用。因此,應(yīng)從滑動(dòng)軸承的選用、安裝和潤(rùn)滑等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān),延長(zhǎng)其使用壽命,確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。