關于空冷風機軸承易損壞分析

未洪峰，劉 斌，周 勇

（吉林石化煉油廠，吉林吉林 132022）

1 空冷風機結構

空冷風機主要由葉片、輪轂、擋風板、軸、軸承座、從動皮帶輪、皮帶、電機皮帶輪、電機支架和電機等組成。電機通過皮帶輪和皮帶帶動葉片旋轉，拱狀翼面朝下產生向上的推力，使氣流沿軸向上升，降溫管束內介質。

本裝置葉片采用鋁合金材料，空心薄壁結構。鋁合金葉片與輪轂的連接采用U 形螺栓固緊。輪轂、皮帶輪與軸的連接采用錐形軸套，安裝、拆卸非常方便。風機采用5V 形橡膠聯組皮帶傳動，軸承座內裝有1 個深溝球軸承和1 個調心滾子軸承，潤滑方式采用固態鋰基脂潤滑，保證風機能有效、可靠地運轉。

2 空冷風機的特點

（1）使用安全可靠、維護檢修方便。風機主要零部件都具有較大的安全系數，經過了超速、超載試驗，確保風機能長期安全運行。換熱管束在風機上部，減少了雨水對空冷風機及電機影響，同時結構簡單，維護檢修方便，冷卻效果也比較好。

（2）互換性好。輪轂和葉片均單獨進行力矩平衡校正，葉片以標準葉片的力矩值為基準進行大力矩校正。用戶在安裝、使用過程中，同規格輪轂之間、同規格葉片之間可隨意互換。

（3）皮帶需進行經常性調整。風機皮帶在運轉一段時間后尺寸會發生變化，安裝初期皮帶不宜過緊，容易對軸承產生較大的徑向力，會增加風機和電機的故障率。在運轉一定時間后，皮帶受摩擦及環境溫度的影響會出現打滑，發生丟轉，如果維護不當或不及時將造成傳動效率低下，風機達不到設計轉速，造成冷卻效果差，所以皮帶的松緊要及時調整。

（4）風量可調整。通過調節葉片的安裝角度來調整風量，角度不宜過大或者過小，角度過大會造成風機軸承過載和電機超載損壞設備，角度過小則風冷效果差同時會造成電機功率損耗。風機葉片角度調節方式有很多種，如停機手動調角、不停機手動調角、氣動自動調角、氣動半自動調角、變頻調速等。本裝置風機為停機手動調角，葉片安裝角度為+6°～+8°，調整風量需調整葉片角度在這一范圍之間。

3 空冷風機軸承失效分析

根據以往的檢修結果來看，軸承箱解體后，上軸承深溝球軸承基本完好，而下軸承調心滾子軸承磨損嚴重，保持架損壞，說明下調心滾子軸承所承受軸向力過大。

（1）結構設計導致軸承易損。通過對風機軸的結構、軸承箱的結構和皮帶輪的結構進行分析，認為風機傳動軸較長，軸承箱內上下兩軸承固定風機，當風機運轉時上下不同心，產生較大振動，形成很大的軸向力和徑向力，造成軸承受力大。由于上軸承是深溝球軸承，雖然能承受較大徑向力，但是承受的軸向力有限，所以使整個風機的軸向力大部分由下部的調心滾子軸承承受，造成軸承載荷過大，易損壞。

（2）皮帶傳送導致不平穩。由于空冷風機的傳動方式為皮帶傳動，皮帶在長時間運轉過程中會產生皮帶的過松、過緊或松緊不一致等情況，容易導致風機負荷不平穩，造成軸承負荷不均勻，從而造成軸承磨損，最終引起軸承失效。

（3）葉片角度調整。東北地區冬季和夏季環境溫差大，因此在入冬及開春前需要對空冷風機角度進行調整，葉片角度過大會造成軸承軸向力增加，軸承磨損增加。

（4）皮帶輪不在同一平面。風機和電機皮帶輪安裝需在同一水平面，由于風機及電機需要經常拆解維修，在回裝過程可能導致皮帶輪不在同一水平面，在運轉過程中軸承受力變化，加速軸承磨損。

（5）潤滑脂不足。風機潤滑方式為固態潤滑脂潤滑，軸承長時間運轉會造成潤滑脂缺失或變質，而固態潤滑脂在不拆解軸承箱的情況下加脂或置換極其困難，軸承的磨損會越來越嚴重，也是軸承失效的原因之一。

4 改進措施

通過對軸承的失效分析，做出以下改進措施：

（1）提高安裝精度。提高軸承安裝精度，保證軸承外圈過盈配合，軸承外圈和軸承箱內壁緊密配合，防止軸承跑外圈。對內壁有磨損的軸承箱重新制作，軸承箱壓蓋與軸承內圈間隙按照廠家要求進行調整。在回裝過程中測量風機皮帶輪及電機皮帶輪的水平度，保證在同一水平面。

（2）調整葉片角度在合理范圍內。風機葉片安裝角度為+6°～+8°，調整風量需調整葉片角度在這一范圍之間，不能過大或過小，負荷足夠情況下，盡量保證原廠角度。

（3）定期調整皮帶。受環境因素及傳送摩擦影響，風機皮帶在運轉一段時間后尺寸會發生變化，安裝初期皮帶不宜過緊，容易對軸承產生較大的徑向力，會增加風機和電機的故障率；運轉一段時間后也需進行調整，防止皮帶過松，導致負荷變化。

（4）對錐形套進行改進。在原風機上，軸與從動皮帶輪連接是通過錐形套連接，用頂絲固定，如圖1 所示。錐形套是鑄鐵材料，拆卸時極易斷裂，對檢維修造成一定難度，也增加了成本，所以將錐形套改為圖2 形式。這種結構軸套為碳鋼材料，拆解過程不易斷裂，并且對軸套與軸固定方式也做一些改變，比較易拆卸和安裝。

圖1 改進前錐形套

圖2 改進后軸套

（5）定期添加潤滑脂。定期從注油口添加潤滑脂，若注油口無法添加，則需打開軸承箱壓蓋進行添加。

5 結論

通過對本裝置空冷風機軸承易損壞的原因分析，提出了一系列改進措施，旨在降低軸承承受的應力，減小對軸承的磨損，實現長周期運行。在風機運行過程中，車間也加強了對風機運行情況檢查，定期維護保養，發現問題及時處理，對風機的易損部位做到預知性檢修，防患于未然。目前風機運轉良好，但還需要長時間觀察。