大型半自磨機軸瓦的維護保養

廖啟華

（華剛礦業股份有限公司，北京 100000）

在有色金屬礦石的開采過程中，半自磨機具有結構簡單、操作方便等優點，是礦物開發利用的關鍵設備。目前半自磨機承受載荷多為百噸以上，且長時間處于低速重載的工作環境，隨著工業領域的發展，對軸瓦的使用性能提出了更高的要求。半自磨機其工作原理主要采用機械傳動使磨機筒體進行低速轉動，將筒體內鋼球提升至水平夾角50°～60°之間，掉落時將礦石磨成所需的顆粒狀。大型半自磨機軸承主要采用滾動軸承、動壓軸承、動靜壓軸承、靜壓軸承等類型［1-2］。其中滾動軸承的承載力較小，主要應用于小型磨機。動壓軸承結構簡單，但在大型重載磨機應用中損耗功率較大，使用周期較短。動靜壓軸承主要結合動壓軸承和靜壓軸承的優點，但因其控制系統比較復雜與邊界潤滑等問題，未能廣泛應用。靜壓軸承主要采用外部液壓系統對軸瓦與軸徑之間進行持續供油，保證靜壓軸承始終處于液體潤滑狀態。理論上磨損小，工作壽命長，起動功率小，在極低的轉速下也能應用。同時靜壓軸承還具有承載能力大、良好的抗振動和抗沖擊性。因此，大多數半自磨機仍采用靜壓軸承［3-4］。作為整個磨機的主要承重部位，如果軸承軸瓦出現燒瓦現場，將導致整條生產線無法運轉。因此，預防軸瓦出現發熱現象和燒瓦事故的發生，正確的使用和維護保養磨機主軸承，對礦山企業具有重要意義［5-6］。

1 設備相關信息

半自磨機采用中信重工制造的Φ8.5 m×4.3 m的半自磨機，筒體內徑8.5 m，筒體長度4.3 m，筒體有效容積240 m3，物料最大裝載量為123 t，筒體轉速為11.04 r／min。其中，主軸承采用兩個進口120°的Sn-Pb銅合金軸襯作為靜壓滑動軸承，軸承直徑Φ2.5 m，寬0.55 m，采用Sn-Pb銅合金。半自磨機及靜壓滑動軸承如圖1所示。

圖1 Φ8.5 m×4.3 m半自磨機

如圖1（b）所示：每個軸瓦有2個高壓油腔，磨機啟動前和運轉中一直由潤滑站提供高壓潤滑油，高壓油經分流馬達進入油腔，自動進行靜壓油膜補償，保證油膜厚度穩定，確保軸頸和銅瓦完全不接觸，從而大大降低磨機啟動負荷，并可減少對磨機傳動部的沖擊，也可避免擦傷銅瓦，延長了銅瓦的使用壽命。主軸瓦體與軸承座之間為腰鼓形線接觸，兩端采用三舌密封，是磨機的重要組成部分，不僅支撐著整個磨機的重量，還承受著礦石物料和研磨鋼球拋落時產生的沖擊力，其穩定性直接影響磨機的可靠性，常見主軸承的主要失效形式為軸瓦的燒損，一旦發生燒瓦，處理時間長，修復工作量大，影響設備的正常運轉，縮短了主軸承的使用壽命［7-8］。

2 燒瓦現象的原因及分析

半自磨機主軸承軸瓦常使用錫基巴氏合金ZSnSb11Cu6和鉛基巴氏合金ZSb16Sn16Cu2材料，具有良好的摩擦相容性、順應性和嵌入性，因此被廣泛采用。燒瓦主要是滑動軸承軸瓦與半自磨機軸頸之間的油膜發生破壞所導致，當軸瓦與軸頸直接接觸時，接觸表面溫度急劇升高，同時伴有冒煙現象，且伴隨著磨機的載荷增大，電流升高，半自磨機軸頸與軸瓦相對轉動產生的摩擦熱使得軸瓦表面的巴氏合金發生融化。軸瓦升溫和燒毀的主要原因有：

1.潤滑不良，一般軸瓦表面油潤滑的摩擦系數為0.001～0.008，無油潤滑時的摩擦系數為0.25左右，相差50倍，潤滑較差容易導致升溫和燒瓦。

2.軸瓦自身結構的質量問題，由于軸瓦本身的安裝失誤、刮研不到位等問題造成。

3.潤滑油的選用不當或潤滑油變質。例如選用的潤滑油黏度過低或過高都不利于油膜的形成，包括潤滑油的油性、極壓性能、閃點和燃點、凝固點等都會影響油膜的形成，導致軸瓦表面溫升較高。當軸承兩端密封不嚴或者過濾性差時，亦會導致灰塵或其它雜質與潤滑油混在一起，使得潤滑油失效。

4.當磨機超負荷運轉時，軸瓦內高壓油腔壓力已不能滿足使用，導致軸頸與軸瓦表面相接觸發生摩擦等［9-10］。

5.除上述原因外，本次半自磨機在調試期間，發現磨機固定端軸瓦側面與中空軸軸頸擋圈處相接觸，導致軸瓦側面發生磨損。對現場實際情況進行觀察分析，由于現場半自磨機采用斜齒輪傳動，在傳動過程中，會向筒體施加一個軸向力，導致軸瓦側面接觸中空軸軸頸后發生磨損，損壞軸瓦。

3 燒瓦故障的預防與軸瓦的保養

3.1 燒瓦故障的預防

1.保證安裝精度和質量。嚴格根據設計圖紙或設備文件的規定，按照相關的技術要求安裝主軸承座，控制軸瓦與軸肩的間隙，做好軸瓦的刮研、軸承蓋的安裝以及端蓋的密封等等。

2.正確合理的潤滑。加強日常的潤滑管理，選擇合適的潤滑油，做到“按質換油”，“五定三過濾”。操作工應加強對油站的監測，注意螺栓的松動與脫落、液壓管路的損壞、軸承殼體的漏油、油箱液面的降低等等，提高液壓站系統的可靠性，避免因為少油、壞油、溫度高等原因導致的主軸承燒瓦。

3.軸瓦的密封。密封不嚴導致灰塵、污水進入潤滑油系統，會導致潤滑油變質，嚴重時會導致油膜破壞，造成主軸瓦毀壞。因此，要多觀察主軸承端蓋的密封，盡量減少觀察孔的開合次數。

4.潤滑系統的檢測。經常檢查磨機液壓站系統，保證液壓管路的完好，并對管路壓力、軸承的升溫和電機電流的變化進行監測，發現異常變化應立即停機，查明故障及時處理。

5.為了預防軸瓦側面發生磨損。在現場實際使用過程中，在半自磨機固定端軸承座底部軸向位置加裝楔形鎖緊裝置，防止磨機啟動瞬間，筒體發生軸向竄動時。在日常巡檢過程中，應及時檢查調整螺栓的松緊度，保證限位尺寸正確。

3.2 軸瓦的日常保養

Φ8.5 m×4.3 m半自磨機采用靜壓滑動軸承，潤滑油經高壓油腔從軸瓦底部進入，將軸頸頂起，確保軸頸和軸瓦之間始終存在一層油膜，實現完全液體潤滑。由于經常發生電壓波動或突發性停電，導致油壓不穩，使得軸瓦可能出現干磨現象，產生一定的損耗，影響磨機正常穩定的運行。因此需要定時對軸瓦各項數據進行檢測，必要時，需停機頂起磨機將軸瓦抽出，對軸瓦進行保養。觀察表面是否光滑，是否有脫殼風險，是否有毛刺、刮痕等，測量巴氏合金的磨損量是否在技術要求范圍內等，并根據實際情況進行處理。一般出現問題如圖2、圖3所示。

圖2 抽出軸瓦表面

圖3 抽出后軸瓦局部表面

從圖2可以看出，觀察抽出后的軸瓦表面，發現數個微小圓形凹坑分布在軸瓦兩側，凹坑直徑范圍為1～4 mm，深度范圍為1～2 mm。通過對凹坑仔細觀察，判斷其為鑄造時產生的氣泡導致，屬于制造缺陷，由于其分布區域不在主要承載區，僅使用油石進行打磨，去除其表面毛刺，以手感光滑為準。利用直徑在10～15 mm之間的銅錘或銅棒，輕輕敲擊軸瓦內測表面，通過敲擊發出的聲音和振動來判斷是否有脫殼風險。如果發出聲音為緊實的，不會發生振動，則結合部位良好。如果敲擊發出聲音為空洞，用手指輕敲時能明顯感受到振動，則有脫殼風險。以此來確定脫殼缺陷的位置，并根據相關標準與實際經驗判斷是否影響軸瓦的繼續使用。

從圖3可以看出，觀察取出軸瓦表面，發現部分表面出現較長劃痕，深度在0～0.2 mm之間，并伴隨有少量毛刺、尖角出現。分析其原因為半自磨機在使用過程中，由于涉及誤差、制造誤差、安裝誤差、或現場入料等原因，導致軸瓦溫度升高，油溫也隨之升高，使得巴氏合金碎屑粘結在半自磨機軸頸表面，軸頸旋轉到筒體上部時，碎屑遇冷變硬，會將軸瓦表面拉傷，形成表面刮痕。當端蓋密封不嚴時，可能會將硬質顆粒混入潤滑油中，破壞軸瓦與軸頸之間的油膜，對軸瓦和軸頸產生一定的損傷。

根據現場實際情況，針對軸瓦承載區表面出現的毛刺、銳邊以及較淺拉痕處，使用油石蘸取煤油，順著周方向對其表面的毛刺銳邊輕微打磨，及時清除表面巴氏合金碎屑，直至用手觸摸光滑為止。對于拉痕較淺處，首先使用無紡布蘸取潤滑油擦拭擦拭表面，去除表面雜質。隨后使用三角刮刀負前角進行刮削，每刮一次，都需要去除其表面金屬碎屑，反復幾次以后，使用油石蘸取潤滑油對其表面進行打磨處理，最后使用汽油和潔凈的干布將軸瓦擦拭干凈，以手感光滑為準。如果拉痕較深，可采用適當修補劑進行修補后精刮。此次修復后的軸瓦如圖4所示。

圖4 軸瓦修復后局部修復圖

對修復投入使用后軸瓦表面油壓與溫度進行檢測，結果如圖5所示，修復后軸瓦油壓與溫度總體保持穩定。如圖5（a）所示：軸瓦固定端兩端油壓平均相差1.3 MPa，軸瓦自由端兩端油壓平均相差0.2 MPa左右，同一時間固定端軸瓦油壓分別位于最大點與最小點。結合現場實際半自磨機轉向，確定半自磨機軸瓦最大受壓點為筒體轉入固定端軸瓦高壓油腔處。結合圖5（b）可以看出，半自磨機固定端軸瓦平均溫度較高，總體溫度保持平穩，與檢測油壓結果相符，設備整體運行保持穩定。

圖5 軸瓦表面油壓與溫度

4 結 語

本文通過對一般大型半自磨機靜壓軸承使用過程中可能出現燒瓦現象的原因進行分析，總結出在日常使用過程中維護和進行保養磨機軸瓦的要點和方法，針對軸瓦可能出現的損傷進行修復，延長半自

磨機軸瓦的使用壽命，避免磨機燒瓦現象的發生，保證半自磨機的正常運轉。