離心風機是旋轉(zhuǎn)設(shè)備,所以需要使用軸承??梢酝ㄟ^使用不同的軸承類型,不同的潤滑方式和一些其他方法來保證風機軸承有一個良好的使用壽命。軸承的兩種主要類型有滾動軸承和滑動軸承,滾動軸承的使用更為普遍,因此這篇文章主要介紹的是滾動軸承。
在某些項目里,風機使用原始軸承運行了長達40 多年。然而,一般風機的滾動軸承使用壽命在3-10 年。對于一些使用少于1年就失效的軸承,影響其使用壽命的因素多種多樣。也有可能是其他原因,例如振動過大。另外,還有一些不斷變化的會對設(shè)備有影響的因素也需要考慮,例如噪音和污染。對各種影響因素的綜合考慮和評估,對于增加軸承使用壽命和確保風機多年無故障的運行有至關(guān)重要的作用。
軸承類型
風機使用的滾動軸承類型主要有深溝球軸承、圓柱滾子軸承、自調(diào)心球軸承和球面滾子軸承。前兩種軸承類型的軸承不對中調(diào)節(jié)能力更差。后兩種軸承類型的軸承不對中調(diào)節(jié)能力優(yōu)良。通過把兩個軸承放到同一個軸承箱里,兩個軸承可以更好的對中。使用現(xiàn)代化的五軸機床加工,軸承座孔可以有更好的同心度。并且可以使用CMM 來對軸承座孔進行同心度的測量,確保軸承座孔的對中。這樣可以確保深溝球軸承和圓柱滾子的最大使用壽命。然而,使用一體式軸承座時轉(zhuǎn)子只能是懸臂結(jié)構(gòu)。
大型葉輪在現(xiàn)場安裝-滑動軸承
一些深溝球軸承和圓柱滾子軸承的外表面會設(shè)計有球形外表面,并且安裝在具有匹配的球形表面的軸承箱中。這允許軸承在軸承箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)以提供同心度。使用這種技術(shù)的最常見的軸承類型有一個鞍形軸承座,軸承凸出在軸承座之外。分體式滾子軸承使用圓柱滾子軸承來獲得較大的軸承使用壽命,因此是具有球形安裝面的主要的軸承類型之一。采用球形安裝面,軸承密封必須是軸承的一部分。

水泥行業(yè)冷卻風機-一體式軸承座
球面滾子軸承和自調(diào)心球軸承有一個球形外圈軌道從而允許軸承進行自我調(diào)節(jié)。內(nèi)圈軌道必須是凹面的,這就意味著有軸向載荷的情況下有一列是不受力的,所以這兩種軸承類型都是雙列排布的。雖然球面滾子軸承和自調(diào)心球軸承允許有一定的同心度偏差,但是偏差不能太大。這是因為受軸承密封不對中和軸承能夠移動的范圍的影響。
軸承載荷的影響
滾動體有一個局部的應(yīng)力集中位置,球軸承是一個點,滾子軸承是一條線。所有的軸承滾動體都最終會因為表面的應(yīng)力集中而疲勞失效。這就是常說的疲勞剝落。滾動體的疲勞壽命是取決于合理的計算公式和滾動體的額定動載荷。疲勞都是指的靜態(tài)情況。對于軸承,疲勞壽命取決于取的是軸承失效壽命的10%,也就是L10 壽命。
當計算軸承的L10 壽命時,慣例是一年就是10000 小時。也有各種各樣的L10 壽命要求。用戶可以指定20000 到100000 小時。API673 要求的設(shè)計工況下最小壽命是65000 小時。由于環(huán)境的影響,超過100000 小時的壽命一般比較難達到??紤]到這個和輕載的影響,超過100000 小時的L10 壽命要求比較少見。
所有軸承都有一個最小載荷的要求以保證軸承有效運轉(zhuǎn)。如果軸承滾動體受力不當,或者沒有足夠的力讓鋼球或者滾子滾動,滾動體會產(chǎn)生滑動。滾子軸承一邊受力時會翹起,所以相比于球軸承滾子軸承更容易產(chǎn)生滑動。這就意味著滾子軸承需要更大的載荷。有長滾子的軸承,滾針軸承和CARB 軸承需要更大的力來防止滑動。
風機的軸向力總會有一些波動,導(dǎo)致滾動體會產(chǎn)生垂直于轉(zhuǎn)動方向的微移動。沒有滑動時,軸承軌道上的壓痕是無光澤的。然而,在風機的應(yīng)用中,總是會有一些受力滑動的情況,所以軸承軌道類似于在經(jīng)歷拋光。拋光的程度取決于滑動的程度。因為風機應(yīng)用里軸承會有滑動的趨勢產(chǎn)生,風機最小載荷要高于軸承供應(yīng)商指定的最小載荷,因為軸承供應(yīng)商的最小載荷是在穩(wěn)定的受力情況下得到的。有一個通用規(guī)則是,風機行業(yè)的軸承預(yù)估壽命不應(yīng)該大于1000000 小時。
軸承游隙影響著軸承的滑動能力。游隙越小,軸承越不容易歪斜和滑動。這就意味著當有滑動問題時,即可以考慮把滾子軸承換成球軸承,也可以考慮減小軸承的游隙。
軸承滑動會導(dǎo)致滾動體的熱循環(huán)?;瑒訉?dǎo)致的熱循環(huán)是因為軸承外圈備約束并且會通過軸承座被冷卻。滑動產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致鋼球或者滾子膨脹,并且減小軸承內(nèi)部的游隙,從而減少滑動。因為滑動減少因此軸承溫度下降,游隙增大,滾動體又開始產(chǎn)生滑動。輕微的滑動導(dǎo)致的熱循環(huán)一般持續(xù)30 分鐘到1 個小時,并且會導(dǎo)致溫度的波動,溫度上升5℃。很多風機在以一個良好的軸承使用壽命運行的同時都伴隨有這種程度的熱循環(huán)。
在有些情況下,軸承滑動產(chǎn)生的熱影響會導(dǎo)致軸承游隙的不穩(wěn)定損失。這是因為鋼球或者滾子在受力區(qū)域邊界上產(chǎn)生的熱量不能被消散。當這種情況發(fā)生時,游隙的損失會導(dǎo)致一個或者更多的鋼球或者滾子卡死,并且保護架破裂或者損壞。如果保持架損壞,將會有一個溢出的熱影響導(dǎo)致軸承卡住。這個可以通過在軸承長時間運行之前先啟停幾次軸承來讓油脂,軸承軌道和鋼球或者滾子建立一個穩(wěn)定的運行狀態(tài)。外部的冷卻也同樣有效。




