作者：董炳戌 劉 娟
（蘭州交通大學）

　　摘　要：對E式傳動離心通風機軸承損壞過快的問題進行了較深入的力學理論分析，得出是由于機架變形所致，應在設計和生產中加以改進的結論。并運用這一結論在實踐中探索出簡便的檢查分析方法和簡單實用的技術改進措施。
　　關鍵詞：離心式通風機；軸承；有效分析
　　1　風機軸承加速損壞的現象
　　1.1風機構造及軸承的特點
　　某廠車間主空調通風機是T4-72型，該風機性能：風量123000m³/h 、壓力850Pa、轉速740r/min 、電動機功率55kW，是雙吸入離心通風機，E式傳動結構；風機轉子的軸承座在風機殼體側的鋼架上。軸承型號為111662型，是雙向心球軸承，為自動調心型。它可以調整徑向縫隙和軸向縫隙，屬中寬型軸承，配用GZ2－110型軸承座。對于該風機轉子的靜負荷和動負荷及使用溫度來說，軸承均有較大的安全系數，在正常工況下和正常的維修下，其使用壽命應在8000h以上，可以滿足該空調系統全年運行的要求。
　　1.2風機軸承損壞的情況
　　該廠對此風機執行了正常的大、中、小維修計劃，并全年連續運行，自投產后一直正常。但在運行幾年后某個時刻起，該軸承使用壽命逐漸縮短，起初由半年變為3個月至1個月，Z后僅為一周左右便損壞。軸承損壞的標志：即外套或內套滾道出現磨損凹面，一個或數個滾珠球面出現磨損凹面，俗稱“暴皮”，運行中發出異常的響聲
　　2　風機軸承加速損壞的原因分析
　　2.1首先檢查風機轉子和軸承
　　(1)風機轉子無問題，風機轉子的靜、動平衡并未失調，這可以從試轉的振動來檢查判定。葉輪軸的水平度用方框水平儀檢測也未見異常。
　　(2) 新軸承質量完好；錐套與風機軸、軸承內套配合正確；軸承清洗干凈，無任何雜物；潤滑脂質量及注入量符合標準。
　　以上各項未發現問題，然后進一步檢查軸承座支架，此項檢查在現場是難以進行的，但可按以下理論分析及檢查方法進行。
　　2.2軸承受力的定性分析　
　　2.2.1靜負荷下軸承受力
　　軸承在風機轉子的靜負荷下其受力情況符合圖1實線所示的規律：

　　1點受力Z大，2點和3點依次減少，至4點受力為零。正常安裝的軸承應符合上面分析的受力情況。
　　2.2.2動負荷下的軸承受力
　　圖1虛線所示，為風機轉子順時針方向轉動時軸承的受力情況。轉子轉動時，軸承滾珠及內套也隨之滾動與轉動，均勻承受著Z大的負荷。但在風機轉動情況下，無法檢查軸承受力情況，故在此不多予以分析，而軸承在靜負荷下的受力情況可在現場拆下軸承座蓋進行檢查。
　　3　現場軸承實際受力情況的檢查結果
　　在靜負荷作用下，拆下軸承座蓋，檢查軸承滾珠的受力情況，檢查方法：依次用手指撥動軸承的滾珠，發現以下受力情況（見圖2）。

　　滾珠1轉動輕松，不受力。滾珠2 、5可以轉動，但費力。滾珠3 、4 不能轉動，受力Z大（圖中左右面相對稱，只畫出左面情況）。那么，軸承內套、外套受力情況也同于上述情況。因為點3 、點4受力大小不能直接檢測（條件所限），按受力檢查分析，應大體是圖中所示情況。
　　檢查結果與正常情況下的受力截然不同：受力應Z大處卻不受力，而受力應為零處（或Z小處）卻承受很大的力，即靜負荷下軸承受力不正常。此情況的出現，只能說明軸承外套與內套的間隙在此靜負荷下出現了異常現象，即軸承外套發生了彈性變形。
　　在這種情況下風機轉動時，軸承受的動負荷將變得更大和不均勻。受力負荷過大點即外套和內套滾道的易磨損點，滾珠在此點也承受過大的負荷。當金屬表層負荷超過其抗壓強度極限時，由于壓縮、彈伸和摩擦作用，會引起裂紋，并會很快向深、廣方向擴展，產生表面脫落，即發生“疲勞脫落”，或俗稱磨損“暴皮”，不論軸承內、外套滾道還是滾珠，只要出現一點的磨損，則磨損的程度便會加速擴大，致使軸承很快報廢。
　　4　分析產生不正常受力現象的原因
　　4.1軸承座（下座）發生了變形
　　在靜負荷作用下出現的不正常受力情況，亦即軸承外套發生變形的現象，應是支撐風機轉子軸承的軸承座（下座）產生變形引起的。
　　該軸承座是標準部件，在工作范圍內其變形如圖3虛線所示，軸承外套與軸承下座半圓槽均勻緊密接觸，外套與內套間隙正常，其受力情況也會正常。若軸承座在靜負荷下其形態發生了變形，如圖3實線所示，半圓槽的豎向半徑變長，水平半徑變短。軸承在向下的靜負荷和軸承座向上的支持力的作用下，其外套也會產生相應的變形，便出現了不正常的受力情況。

　　因為軸承拆下之后，檢查內、外套間隙正常，故稱其外套的變形為彈性變形。因此，靜負荷下軸承座的變形是軸承發生不正常受力情況造成的。
　　4.2軸承座產生變形的原因
　　軸承座安裝在風機殼體兩側的機架上，由機架支撐。在工作負荷作用下，機架應有足夠的剛度，它在轉子靜負荷及動負荷作用下，產生的撓度及振動值應在允許的范圍內，在機架的支撐下，軸承座不會產生影響正常工作的變形。Z直觀的表現則為軸承受力應符合前面表述的正常受力狀況。
　　而軸承座發生了不應有的變形，則是由于支持它的機架剛度不足，在轉子靜負荷下，機架產生了微小的但卻超過允許值的形變而引起的。只有恢復機架的足夠剛度，使機架在轉子靜負荷作用下保持應有的水平度，則可恢復軸承座的正常受力狀況和形狀，保持并維持軸承正常的受力狀況。
　　4.3風機軸承機架發生變形的原因
　　機架在正常使用幾年后發生上述現象，主要是機架長期在風機轉子動負荷的作用下，出現了“疲勞”現象，機架的剛度開始減弱，在靜、動負荷作用下形變撓度增加。分析其產生的原因，可能有以下幾種：
　　(1)設計機架時，其負載的安全系數偏小；
　　(2)機架所用鋼材不符合設計要求的鋼材標準：
　　(3)機架制作和焊接不符合設計要求。
　　5　現場解決問題的技術措施
　　按上述理論分析，采取了下述技術措施處理（見圖4）。

　　（1）在無轉子負荷作用時，加固機架：在轉子軸的垂直中心線位置，在中間橫架與下橫架之間加豎直支撐。
　　（2）在轉子軸的垂直中心線位置，在上機架與中間機架安裝可調整高度的活動支撐。
　　活動支撐由上、下螺栓及調整螺母組成，上螺桿為左旋螺紋，下螺桿為右旋螺紋（M24細牙普通螺紋），焊接在上、中機架上，調整螺母為對絲螺母（非標準件），旋轉它可以調整螺桿的長度。
　　在軸承安裝就位，未裝軸承上座時進行調整檢查。在風機轉子靜負荷作用下，慢慢旋轉調整螺母的同時，隨即檢查軸承滾珠受力情況，直調到軸承受力情況與前面所述的正常受力情況一致為止，把上、下鎖緊螺母鎖定，即調整完畢。
　　（3）處理效果
　　采取上述技術措施后，經實際運行，效果良好。此辦法解決了軸承加速損壞的疑難問題。
　　軸承正常使用的時間與調整的Z后結果，即軸承受力是否符合軸承正常受力狀況有關。因在現場調整、檢測全憑操作者的技術經驗，因而結果便會有差異；不過，軸承Z短的使用壽命應在半年以上，長者可超過一年。
　　6　結論
　　（1）對軸承受力分析以及由此而進行的E式傳動風機軸承加速損壞原因的分析是正確的，解決問題的技術措施簡單易行，效果明顯。
　　（2）因為是在使用現場，風機殼體與轉子配合的幾何尺寸又相當重要，所以不便采取較大的加固機架的技術措施（如重新制作機架），故采取上述方法是適宜的，雖是“權宜之計”，但卻相當有效。若處理得當，便可使風機正常運行，從而保證了車間空調系統的正常運行。
　　（3）當然，解決此類問題的根本措施是加強或改進風機機架設計和制造的剛度。
　　參考文獻
　　[1] 劉澤深，鄭貴臣，陳保青. 機械基礎. 中國建筑工業出版社，1996.

來源：《風機技術》