大型半自磨機(jī)軸瓦的維護(hù)保養(yǎng)

廖啟華

（華剛礦業(yè)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(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)點，是礦物開發(fā)利用的關(guān)鍵設(shè)備。目前半自磨機(jī)承受載荷多為百噸以上，且長時間處于低速重載的工作環(huán)境，隨著工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，對軸瓦的使用性能提出了更高的要求。半自磨機(jī)其工作原理主要采用機(jī)械傳動使磨機(jī)筒體進(jìn)行低速轉(zhuǎn)動，將筒體內(nèi)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(jī)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(yīng)用于小型磨機(jī)。動壓軸承結(jié)構(gòu)簡單，但在大型重載磨機(jī)應(yīng)用中損耗功率較大，使用周期較短。動靜壓軸承主要結(jié)合動壓軸承和靜壓軸承的優(yōu)點，但因其控制系統(tǒng)比較復(fù)雜與邊界潤滑等問題，未能廣泛應(yīng)用。靜壓軸承主要采用外部液壓系統(tǒng)對軸瓦與軸徑之間進(jìn)行持續(xù)供油，保證靜壓軸承始終處于液體潤滑狀態(tài)。理論上磨損小，工作壽命長，起動功率小，在極低的轉(zhuǎn)速下也能應(yīng)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(shù)半自磨機(jī)仍采用靜壓軸承［3-4］。作為整個磨機(jī)的主要承重部位，如果軸承軸瓦出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)場，將導(dǎo)致整條生產(chǎn)線無法運轉(zhuǎn)。因此，預(yù)防軸瓦出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象和燒瓦事故的發(fā)生，正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)磨機(jī)主軸承，對礦山企業(yè)具有重要意義［5-6］。

1 設(shè)備相關(guān)信息

半自磨機(jī)采用中信重工制造的Φ8.5 m×4.3 m的半自磨機(jī)，筒體內(nèi)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(zhuǎn)速為11.04 r／min。其中，主軸承采用兩個進(jìn)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(jī)及靜壓滑動軸承如圖1所示。

圖1 Φ8.5 m×4.3 m半自磨機(jī)

如圖1（b）所示：每個軸瓦有2個高壓油腔，磨機(jī)啟動前和運轉(zhuǎn)中一直由潤滑站提供高壓潤滑油，高壓油經(jīng)分流馬達(dá)進(jìn)入油腔，自動進(jìn)行靜壓油膜補(bǔ)償，保證油膜厚度穩(wěn)定，確保軸頸和銅瓦完全不接觸，從而大大降低磨機(jī)啟動負(fù)荷，并可減少對磨機(jī)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(jī)的重要組成部分，不僅支撐著整個磨機(jī)的重量，還承受著礦石物料和研磨鋼球拋落時產(chǎn)生的沖擊力，其穩(wěn)定性直接影響磨機(jī)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(fā)生燒瓦，處理時間長，修復(fù)工作量大，影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，縮短了主軸承的使用壽命［7-8］。

2 燒瓦現(xiàn)象的原因及分析

半自磨機(jī)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(yīng)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(jī)軸頸之間的油膜發(fā)生破壞所導(dǎo)致，當(dāng)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(xiàn)象，且伴隨著磨機(jī)的載荷增大，電流升高，半自磨機(jī)軸頸與軸瓦相對轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的摩擦熱使得軸瓦表面的巴氏合金發(fā)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(shù)為0.001～0.008，無油潤滑時的摩擦系數(shù)為0.25左右，相差50倍，潤滑較差容易導(dǎo)致升溫和燒瓦。

2.軸瓦自身結(jié)構(gòu)的質(zhì)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(dāng)或潤滑油變質(zhì)。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(dǎo)致軸瓦表面溫升較高。當(dāng)軸承兩端密封不嚴(yán)或者過濾性差時，亦會導(dǎo)致灰塵或其它雜質(zhì)與潤滑油混在一起，使得潤滑油失效。

4.當(dāng)磨機(jī)超負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，軸瓦內(nèi)高壓油腔壓力已不能滿足使用，導(dǎo)致軸頸與軸瓦表面相接觸發(fā)生摩擦等［9-10］。

5.除上述原因外，本次半自磨機(jī)在調(diào)試期間，發(fā)現(xiàn)磨機(jī)固定端軸瓦側(cè)面與中空軸軸頸擋圈處相接觸，導(dǎo)致軸瓦側(cè)面發(fā)生磨損。對現(xiàn)場實際情況進(jìn)行觀察分析，由于現(xiàn)場半自磨機(jī)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(dǎo)致軸瓦側(cè)面接觸中空軸軸頸后發(fā)生磨損，損壞軸瓦。

3 燒瓦故障的預(yù)防與軸瓦的保養(yǎng)

3.1 燒瓦故障的預(yù)防

1.保證安裝精度和質(zhì)量。嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計圖紙或設(shè)備文件的規(guī)定，按照相關(guān)的技術(shù)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(qiáng)日常的潤滑管理，選擇合適的潤滑油，做到“按質(zhì)換油”，“五定三過濾”。操作工應(yīng)加強(qiáng)對油站的監(jiān)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(tǒng)的可靠性，避免因為少油、壞油、溫度高等原因?qū)е碌闹鬏S承燒瓦。

3.軸瓦的密封。密封不嚴(yán)導(dǎo)致灰塵、污水進(jìn)入潤滑油系統(tǒng)，會導(dǎo)致潤滑油變質(zhì)，嚴(yán)重時會導(dǎo)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(shù)。

4.潤滑系統(tǒng)的檢測。經(jīng)常檢查磨機(jī)液壓站系統(tǒng)，保證液壓管路的完好，并對管路壓力、軸承的升溫和電機(jī)電流的變化進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常變化應(yīng)立即停機(jī)，查明故障及時處理。

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

3.2 軸瓦的日常保養(yǎng)

Φ8.5 m×4.3 m半自磨機(jī)采用靜壓滑動軸承，潤滑油經(jīng)高壓油腔從軸瓦底部進(jìn)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(xiàn)完全液體潤滑。由于經(jīng)常發(fā)生電壓波動或突發(fā)性停電，導(dǎo)致油壓不穩(wěn)，使得軸瓦可能出現(xiàn)干磨現(xiàn)象，產(chǎn)生一定的損耗，影響磨機(jī)正常穩(wěn)定的運行。因此需要定時對軸瓦各項數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，必要時，需停機(jī)頂起磨機(jī)將軸瓦抽出，對軸瓦進(jìn)行保養(yǎng)。觀察表面是否光滑，是否有脫殼風(fēng)險，是否有毛刺、刮痕等，測量巴氏合金的磨損量是否在技術(shù)要求范圍內(nèi)等，并根據(jù)實際情況進(jìn)行處理。一般出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)數(shù)個微小圓形凹坑分布在軸瓦兩側(cè)，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(xì)觀察，判斷其為鑄造時產(chǎn)生的氣泡導(dǎo)致，屬于制造缺陷，由于其分布區(qū)域不在主要承載區(qū)，僅使用油石進(jìn)行打磨，去除其表面毛刺，以手感光滑為準(zhǔn)。利用直徑在10～15 mm之間的銅錘或銅棒，輕輕敲擊軸瓦內(nèi)測表面，通過敲擊發(fā)出的聲音和振動來判斷是否有脫殼風(fēng)險。如果發(fā)出聲音為緊實的，不會發(fā)生振動，則結(jié)合部位良好。如果敲擊發(fā)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(fēng)險。以此來確定脫殼缺陷的位置，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與實際經(jīng)驗判斷是否影響軸瓦的繼續(xù)使用。

從圖3可以看出，觀察取出軸瓦表面，發(fā)現(xiàn)部分表面出現(xiàn)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(xiàn)。分析其原因為半自磨機(jī)在使用過程中，由于涉及誤差、制造誤差、安裝誤差、或現(xiàn)場入料等原因，導(dǎo)致軸瓦溫度升高，油溫也隨之升高，使得巴氏合金碎屑粘結(jié)在半自磨機(jī)軸頸表面，軸頸旋轉(zhuǎn)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(dāng)端蓋密封不嚴(yán)時，可能會將硬質(zhì)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(chǎn)生一定的損傷。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，針對軸瓦承載區(qū)表面出現(xiàn)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?qū)ζ浔砻娴拿啼J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(zhì)。隨后使用三角刮刀負(fù)前角進(jìn)行刮削，每刮一次，都需要去除其表面金屬碎屑，反復(fù)幾次以后，使用油石蘸取潤滑油對其表面進(jìn)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(zhǔn)。如果拉痕較深，可采用適當(dāng)修補(bǔ)劑進(jìn)行修補(bǔ)后精刮。此次修復(fù)后的軸瓦如圖4所示。

圖4 軸瓦修復(fù)后局部修復(fù)圖

對修復(fù)投入使用后軸瓦表面油壓與溫度進(jìn)行檢測，結(jié)果如圖5所示，修復(fù)后軸瓦油壓與溫度總體保持穩(wěn)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(jié)合現(xiàn)場實際半自磨機(jī)轉(zhuǎn)向，確定半自磨機(jī)軸瓦最大受壓點為筒體轉(zhuǎn)入固定端軸瓦高壓油腔處。結(jié)合圖5（b）可以看出，半自磨機(jī)固定端軸瓦平均溫度較高，總體溫度保持平穩(wěn)，與檢測油壓結(jié)果相符，設(shè)備整體運行保持穩(wěn)定。

圖5 軸瓦表面油壓與溫度

4 結(jié) 語

本文通過對一般大型半自磨機(jī)靜壓軸承使用過程中可能出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，總結(jié)出在日常使用過程中維護(hù)和進(jìn)行保養(yǎng)磨機(jī)軸瓦的要點和方法，針對軸瓦可能出現(xiàn)的損傷進(jìn)行修復(fù)，延長半自

磨機(jī)軸瓦的使用壽命，避免磨機(jī)燒瓦現(xiàn)象的發(fā)生，保證半自磨機(jī)的正常運轉(zhuǎn)。