轴承损坏原因主要分析

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1、1 1# # 轴承损坏原因主要分析 引风机试转时轴瓦出现的问题 徐塘发电有限公司 2300MW 扩建工程 6 号机组引风机是成都电力机械厂制造的型号为 AN28e6 静叶可调式轴流 风机，风量为 268.74m3/s，风压为 4711Pa；电机是沈阳电机股份有限 公司提供的型号为 YKK710-8 电机，电机转速为 744r/min，功率为 1 800kW，电压为 6000V。电机两端为滑动轴承结构，瓦宽为 220mm，甩油 环外径为 363mm，厚度为 11.5mm，宽度为 30mm，质量为 3060g；轴颈外 径为 200mm，椭圆度偏差为 0.2mm。油室两侧各有一个油位计，轴承座 与下

2、轴瓦之间有一个电加热器，下轴瓦下面有一个测温元件。电机轴承 的冷却方式为自然冷却。第一次试转时，甲侧引风机电机推力端轴瓦温 度升高，定值保护停机；乙侧引风机电机膨胀端轴瓦温度升至报警值， 为了防止设备严重损坏，手动停机。检查发现甲侧引风机电机推力端轴 瓦有烧瓦现象，乙侧引风机电机膨胀端轴瓦局部有磨痕。现场消缺，重 新安装后，电机试运转 4h 无异常现象。锅炉空气动力场试验时，2 台 引风机电机的轴瓦温度稳定在 61.9（甲）、59.5（乙）后略微下 降，转动正常。 2005 年 4 月 1 日，电除尘气流分布试验过程中除电机 轴瓦温度稍高外，其他正常。但是在气流分布试验快结束后，16 00，6

3、2 号引风机电机侧轴瓦温度快速攀升至 62.4时；16 30，61 号引风机风机侧轴瓦温度快速攀升至 61.2，都有进一步上升的趋势。 为了保护设备，手动停机。2 台电机气流分布试验时引风机轴瓦温升值 见表 1。 4 月 2 日4 月 5 日对电机轴瓦解体检查，发现 2 台电机端外 侧和风机端外侧轴瓦均有磨瓦现象，但内侧没有磨瓦现象。同时发现油 挡附近轴颈处油润滑明显不足。对瓦面作刮瓦处理试转，当温度达到 5660后，瓦温快速攀升。前后试运转达 11 次，每次情况都差不多。 解瓦检查发现,瓦面痕迹一致。加大冷却油量后，不再烧瓦，但温度仍 然升至 62，并且随着气温的波动而波动。整个过程中，2

4、台风机轴系 振动很好，最大振动均为 1 丝左右。 2 原因分析打开轴瓦对 轴承进行 了仔细检查，如压力角、间隙、椭圆度等，甲、乙侧引风机电机轴承检 查数据见表 2。所有数据都符合规范和厂家技术要求，可以排除安装不 当的原因。 由于 2 台引风机轴系轴向、水平、垂直方向振动都很小， 所以排除了轴系不对中、磁力线中心、电机基础等问题。瓦面没有被电 击的痕迹，所以也排除了轴承座绝缘不够和转子磁通量轴向分布不均等 原因。2 台风机为同一批产品，且烧瓦发生的过程和症状非常相似，所 以初步认定故障原因是一致的。由这 2 台引风机电机轴瓦温升高直至烧 瓦整个过程，通过对原始记录的数据资料进行分析，初步判断故

5、障是由 于甩油环转动带上来的油量太少，在下瓦压力角内无法形成和保持一定 厚度的油膜，导致轴颈与轴瓦接触摩擦。瓦温、油温升高后，润滑油的 黏度下降，加剧了油膜的破坏，直至轴瓦与轴颈摩擦,温度急剧升高。 当温度达到某一临界数值时，油膜承压能力低于轴颈压力，由此将引起 恶性循环，导致轴瓦温度快速攀升。加大润滑冷却油量后,润滑油位高 于轴瓦下瓦面，这虽然缓解了油膜的破坏,在一定程度上避免了轴与轴 瓦的直接接触,但是此时的平衡温度达到 62,是一种高位平衡,轴承运 行风险太大。 3 改进措施（1） 更换润滑油。用 46 号机械油代替 46 号透平油，目的是为了提高润滑油的黏度，使得在甩油环转动时可以带

6、上更多的油。但高温时,机械油黏度的下降程度比透平油大。但是试验 证明，效果并不明显。（2） 对轴瓦进口油囊作加深处理。在出油侧增 加出油油囊，在瓦面开网状油槽，目的是为了加大轴润滑冷却油的循环 速度。上述措施没有起到决定性作用。（3） 对甩油环进行改进。在粗 糙甩油面内侧开浅斜槽，在甩油环侧面加开几条浅油槽。该措施同时带 来了正、负两方面的效应。正面作用是有利于甩油环在转动过程中储油， 使得带油量增加。负面作用是油槽加深，出油量相对于带油量的比重下 降。（4） 加大润滑油量。将油位实际高度达到下瓦面以下（图纸要求 下瓦的 2/3 高度），这样虽然缓解了油膜破坏，但油位太高，以致局部 换热效果变

7、差，平衡时温度太高，风险加大。（5） 在油室内加设盘管 式水冷却装置。该方法相对比较简易方便。但是由于油室结构特殊，且 增加冷却装置将相对减少油室中的油量，如果发生冷却水效率降低或者 上层油温升高现象（冷却只能针对下层油），温度就不能很好控制。现 场实施效果表明，实施上述多种措施后的效果并不明显，以上方法不能 够从根本上解决轴瓦温度过高的问题。在这种情况下，只有改变润滑冷 却方式，才能达到轴瓦降温的目的。在对问题进行分析的基础上，决定 采用电机轴承外循环冷却装置。改进前、后轴瓦结构图，分别见图 1、 图 2。电机用外循环润滑系统见图 3。尽管增加了投资，但有效地增加 了散热量和润滑流量。在选择

8、油循环的路径上，采用进油（冷油）喷淋， 油室高位油溢流回油的方案。在电机轴承外部加装一套循环润滑油系统， 供 2 台电机 4 个轴瓦用。甩油环仍然保留，在每个轴承上瓦靠进油侧装 1 根 Dg15 的进油管，安装 1 个 Dg15 的阀门，以便调节进油量的大小， 0.2MPa 压力对轴颈直接喷淋。每个轴瓦约有 4L/min 的润滑油流经瓦面， 充足的油量形成一定的油膜，确保摩擦面处于液体摩擦状态，并及时带 走 轴承产生的热量。用轴承座的预留接口做回油接口（管径为 Dg50）， 使油室仍然保持原有的油位高度。当外循环装置发生故障或断电，导致 短时间意外事故发生时，甩油环仍然可以向轴瓦供油。值班人员

9、发现瓦 温上升快，温度高等异常情况后，可以及时处理，采取措施以避免烧瓦 事故的发生。 为确认电机轴承外循环冷却装置的可靠性，装置装好后， 将 6 号锅炉的一次风机、送风、密封风机和引风机全部启动，按照设备 的额定工况进行满负荷运行，运行 48h，整个过程中最高温度始终保持 在 37左右，说明上述方案起到了很好效果。 4 结论 引起轴瓦温度 升高的原因很多。如果是由振动引起的，可以从转子动平衡、轴系找中 心、基础刚度、磁力线中心等方面处理。如果是由于传热等问题引起的 温度升高而导致烧瓦时，仅从机械和结构上分析，往往不易寻找出根本 原因，这时必须从润滑原理上分析，寻找原因，从根本上解决轴承温度 高

10、的问题。我们通过加装一套强制外循环冷却装置，改进了轴瓦冷却和 润滑方式，有效地解决了轴瓦温度高的缺陷。 特大型门机关节轴承损坏原因分析及解决措施 天津港于 1999 年底引进了第一台 40t-33m 特大型门机。该门机不论是 整体结构的设计，还是零部件配备、电器控制和节能技术等方面都为当 时国内港口最先进的门座式起重机。该机自重 430 余吨，吊钩作业最大 提升高度可达轨上 28 米，抓斗作业最大提升高度可达轨上 18 米，变幅 幅度为 1033 米，额定起重量 40 吨。在该门机四连杆机构的设计中， 为了结构紧凑、鹅头移动保持更好的水平度，设计者为臂架与象鼻梁铰 点选用了 GE200ES-2

11、RS 型关节轴承。这种轴承具有承载力大、结构简 单、体积小、使用寿命长等特点，门机投入使用初期效果很好。然而， 在使用 200 多小时后，该轴承出现了两次损坏，严重影响了生产作业。 本文就故障的分析及解决方法介绍如下。一、故障现象及分析 （一）故障现象。门机在重载变幅动作时,臂架系统发出刺耳的啸叫声 音，臂架箱体伴随抖动和共鸣。经过公司和生产厂家技术人员的共同检 查确认，声音是从臂架关节轴承处发出的。经初步分析，大家认为声音 是关节轴承润滑不良造成干磨而引起的。 （二）原因分析。大多数轴承损坏的原因除润滑不良外，还包括承载能 力不足超负荷等外界因素。为此我们从这几个方面进行了分析： 1、超负荷

12、：经过计算，该关节轴承部位所承担的最大负荷约为 1975kN，而该轴承额定承载能力为 10600KN。由此可确定，轴承的损坏 与负载过大无关； 2、非正常冲击或管理不到位：该门机开始使用至轴承损坏过程中，时 间较短，期间没有出现过可能导致轴承损坏的因素，如非正常冲击或长 时间不予润滑等情况。由此可以确定，并非意外因素或管理不到位造成 轴承损坏； 3、润滑情况：门机的润滑系统采用的是干油集中润滑系统。 系统结构：该系统将门机分为臂架系统（大臂与象鼻梁）、人字架系 统、旋转大轴承三部分进行交替润滑（每部分有两个总管路）。此关节 轴承为门机大臂与象鼻梁连接铰点，并与臂架系统其他各铰点轴承（滚 柱式）

13、并联在臂架系统的两条输油总管上。 工作原理：集中润滑油泵给臂架系统打油时，是按照次序逐个给臂 架两路总管中一侧的各点打油，直至此一路所有双线分配器（注油阀） 全部动作到位。同时，该路总管内压力上升并超过另一路总管 5 公斤时， 两路总管头部的压差开关动作，控制系统自动断开此路并转给另一路总 管打油，直至此路并联的各注油点的双线分配器全部动作为止。该管路 压力上升至两管路压差达到 5 公斤时再次转回第一路，结束一个循环。 这种工作循环直至达到该路润滑系统设定的工作时间停止。 轴承损坏现象和润滑系统工作原理两方面分析，可确定主要原因是润滑 不良造成的。 （三）拆检分析 根据上述分析，我们首先对该轴

14、承进行了人工加油。加油后，震动和噪 音消失。继续实验一小时左右又再次出现异响。我们又对集中润滑系统 进行了仔细检查，没有发现异常。然而，在继续使用后仍然出现震动和 噪音，而且没有减小迹象。为此，我们决定对该 轴承进行拆检分析。 第一次拆检： 1、拆检后发现，关节轴承外领内壁面在安装状态时的下端面有圆弧角 为 3040 度左右的几道划痕； 2、该轴承的轴下端面（在安装状态时）有圆弧角为 180 度左右的磨损 痕迹，沿轴向形成突肩。磨损区宽度与关节轴承内领宽度相同，突肩最 大高度约为 34mm。 根据以上现象和轴承及轴体润滑孔道结构进行的分析，初步认为造成磨 损的原因有三个： 第一、轴承及轴体油路

15、本身有缺陷，造成润滑脂难以到达承压面（轴承 及轴结构见图 1）；第二、加油时间过短，润滑不够充分； 第三、在安装时轴体孔道内未做彻底清理，留有加工残留物。 根据以上情况，我们采取了如下措施： 首先、对轴进行修复和清洗，更换新轴承； 其次、要求门机司机作业中每隔 8 小时加一次油。 采取以上措施工作几十小时后，再次出现了干磨异响现象。为此，又进 行了第二次拆检。 第二次拆检： 这次检查结果与上次完全相同。通过仔细分析我们发现： 1、关节轴承内外领承压面几乎没有润滑脂，而在非承压面却有较多油 脂并从非承压面最上端溢出轴承。说明油脂在进入 轴承承压面前就已 经被挤出轴承； 2、在轴承内领与轴的上端面

16、之间有很多油脂。 经过分析图纸我们还发现，该轴承外径加工尺寸为 200h7,与关节轴承 内领为负偏差。从拆检结果我们断定，损坏过程如下： 在润滑系统工作时，润滑脂沿油道进入关节轴承内油槽后，大部分进入 非承压面，并从轴承两端溢出。仅有极少量油脂进入承压面内的油槽 （轴承油槽结构见图 2），但因承压很大、间隙过小，无法均匀分布到 摩擦面，所以首先造成局部干磨，当温度较高时出现轴承内外领“抱死” 现象。 当关节轴承“抱死”后，由于轴承内领与轴之间为负偏差配合，油脂从 轴上的出口进入轴与 轴承内领之间空隙，从而造成轴与轴承内领之间 形成“ 轴承”的现象。由于轴上油槽与轴承内外领之间油槽相同，且 仅是沿径向圆周有一道 10mm 宽的油槽，在滑动过程中不能充分分布油 膜，造成轴的磨损。当磨损到一定程度时，金属屑进入摩擦面使磨损加 剧，产生剧烈震动和噪音。二、解决措施 （一）措施 1、 修改轴承油道。 鉴于 轴承油槽结构难以将油脂均匀分布，我们对 新轴承进行了修改，即沿轴承轴向在轴承外领内表面，均匀加工出 6 道 宽 4mm 深 23mm 的