作者：董炳戌 劉 娟
（蘭州交通大學(xué)）

　　摘　要：對(duì)E式傳動(dòng)離心通風(fēng)機(jī)軸承損壞過快的問題進(jìn)行了較深入的力學(xué)理論分析，得出是由于機(jī)架變形所致，應(yīng)在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中加以改進(jìn)的結(jié)論。并運(yùn)用這一結(jié)論在實(shí)踐中探索出簡(jiǎn)便的檢查分析方法和簡(jiǎn)單實(shí)用的技術(shù)改進(jìn)措施。
　　關(guān)鍵詞：離心式通風(fēng)機(jī)；軸承；有效分析
　　1　風(fēng)機(jī)軸承加速損壞的現(xiàn)象
　　1.1風(fēng)機(jī)構(gòu)造及軸承的特點(diǎn)
　　某廠車間主空調(diào)通風(fēng)機(jī)是T4-72型，該風(fēng)機(jī)性能：風(fēng)量123000m³/h 、壓力850Pa、轉(zhuǎn)速740r/min 、電動(dòng)機(jī)功率55kW，是雙吸入離心通風(fēng)機(jī)，E式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的軸承座在風(fēng)機(jī)殼體側(cè)的鋼架上。軸承型號(hào)為111662型，是雙向心球軸承，為自動(dòng)調(diào)心型。它可以調(diào)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(duì)于該風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷及使用溫度來說，軸承均有較大的安全系數(shù)，在正常工況下和正常的維修下，其使用壽命應(yīng)在8000h以上，可以滿足該空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行的要求。
　　1.2風(fēng)機(jī)軸承損壞的情況
　　該廠對(duì)此風(fēng)機(jī)執(zhí)行了正常的大、中、小維修計(jì)劃，并全年連續(xù)運(yùn)行，自投產(chǎn)后一直正常。但在運(yùn)行幾年后某個(gè)時(shí)刻起，該軸承使用壽命逐漸縮短，起初由半年變?yōu)?個(gè)月至1個(gè)月，Z后僅為一周左右便損壞。軸承損壞的標(biāo)志：即外套或內(nèi)套滾道出現(xiàn)磨損凹面，一個(gè)或數(shù)個(gè)滾珠球面出現(xiàn)磨損凹面，俗稱“暴皮”，運(yùn)行中發(fā)出異常的響聲
　　2　風(fēng)機(jī)軸承加速損壞的原因分析
　　2.1首先檢查風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子和軸承
　　(1)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子無問題，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的靜、動(dòng)平衡并未失調(diào)，這可以從試轉(zhuǎn)的振動(dòng)來檢查判定。葉輪軸的水平度用方框水平儀檢測(cè)也未見異常。
　　(2) 新軸承質(zhì)量完好；錐套與風(fēng)機(jī)軸、軸承內(nèi)套配合正確；軸承清洗干凈，無任何雜物；潤(rùn)滑脂質(zhì)量及注入量符合標(biāo)準(zhǔn)。
　　以上各項(xiàng)未發(fā)現(xiàn)問題，然后進(jìn)一步檢查軸承座支架，此項(xiàng)檢查在現(xiàn)場(chǎng)是難以進(jìn)行的，但可按以下理論分析及檢查方法進(jìn)行。
　　2.2軸承受力的定性分析　
　　2.2.1靜負(fù)荷下軸承受力
　　軸承在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的靜負(fù)荷下其受力情況符合圖1實(shí)線所示的規(guī)律：

　　1點(diǎn)受力Z大，2點(diǎn)和3點(diǎn)依次減少，至4點(diǎn)受力為零。正常安裝的軸承應(yīng)符合上面分析的受力情況。
　　2.2.2動(dòng)負(fù)荷下的軸承受力
　　圖1虛線所示，為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸承的受力情況。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承滾珠及內(nèi)套也隨之滾動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)，均勻承受著Z大的負(fù)荷。但在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(fù)荷下的受力情況可在現(xiàn)場(chǎng)拆下軸承座蓋進(jìn)行檢查。
　　3　現(xiàn)場(chǎng)軸承實(shí)際受力情況的檢查結(jié)果
　　在靜負(fù)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(dòng)軸承的滾珠，發(fā)現(xiàn)以下受力情況（見圖2）。

　　滾珠1轉(zhuǎn)動(dòng)輕松，不受力。滾珠2 、5可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但費(fèi)力。滾珠3 、4 不能轉(zhuǎn)動(dòng)，受力Z大（圖中左右面相對(duì)稱，只畫出左面情況）。那么，軸承內(nèi)套、外套受力情況也同于上述情況。因?yàn)辄c(diǎn)3 、點(diǎn)4受力大小不能直接檢測(cè)（條件所限），按受力檢查分析，應(yīng)大體是圖中所示情況。
　　檢查結(jié)果與正常情況下的受力截然不同：受力應(yīng)Z大處卻不受力，而受力應(yīng)為零處（或Z小處）卻承受很大的力，即靜負(fù)荷下軸承受力不正常。此情況的出現(xiàn)，只能說明軸承外套與內(nèi)套的間隙在此靜負(fù)荷下出現(xiàn)了異常現(xiàn)象，即軸承外套發(fā)生了彈性變形。
　　在這種情況下風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承受的動(dòng)負(fù)荷將變得更大和不均勻。受力負(fù)荷過大點(diǎn)即外套和內(nèi)套滾道的易磨損點(diǎn)，滾珠在此點(diǎn)也承受過大的負(fù)荷。當(dāng)金屬表層負(fù)荷超過其抗壓強(qiáng)度極限時(shí)，由于壓縮、彈伸和摩擦作用，會(huì)引起裂紋，并會(huì)很快向深、廣方向擴(kuò)展，產(chǎn)生表面脫落，即發(fā)生“疲勞脫落”，或俗稱磨損“暴皮”，不論軸承內(nèi)、外套滾道還是滾珠，只要出現(xiàn)一點(diǎn)的磨損，則磨損的程度便會(huì)加速擴(kuò)大，致使軸承很快報(bào)廢。
　　4　分析產(chǎn)生不正常受力現(xiàn)象的原因
　　4.1軸承座（下座）發(fā)生了變形
　　在靜負(fù)荷作用下出現(xiàn)的不正常受力情況，亦即軸承外套發(fā)生變形的現(xiàn)象，應(yīng)是支撐風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸承的軸承座（下座）產(chǎn)生變形引起的。
　　該軸承座是標(biāo)準(zhǔn)部件，在工作范圍內(nèi)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(nèi)套間隙正常，其受力情況也會(huì)正常。若軸承座在靜負(fù)荷下其形態(tài)發(fā)生了變形，如圖3實(shí)線所示，半圓槽的豎向半徑變長(zhǎng)，水平半徑變短。軸承在向下的靜負(fù)荷和軸承座向上的支持力的作用下，其外套也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，便出現(xiàn)了不正常的受力情況。

　　因?yàn)檩S承拆下之后，檢查內(nèi)、外套間隙正常，故稱其外套的變形為彈性變形。因此，靜負(fù)荷下軸承座的變形是軸承發(fā)生不正常受力情況造成的。
　　4.2軸承座產(chǎn)生變形的原因
　　軸承座安裝在風(fēng)機(jī)殼體兩側(cè)的機(jī)架上，由機(jī)架支撐。在工作負(fù)荷作用下，機(jī)架應(yīng)有足夠的剛度，它在轉(zhuǎn)子靜負(fù)荷及動(dòng)負(fù)荷作用下，產(chǎn)生的撓度及振動(dòng)值應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，在機(jī)架的支撐下，軸承座不會(huì)產(chǎn)生影響正常工作的變形。Z直觀的表現(xiàn)則為軸承受力應(yīng)符合前面表述的正常受力狀況。
　　而軸承座發(fā)生了不應(yīng)有的變形，則是由于支持它的機(jī)架剛度不足，在轉(zhuǎn)子靜負(fù)荷下，機(jī)架產(chǎn)生了微小的但卻超過允許值的形變而引起的。只有恢復(fù)機(jī)架的足夠剛度，使機(jī)架在轉(zhuǎn)子靜負(fù)荷作用下保持應(yīng)有的水平度，則可恢復(fù)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(fēng)機(jī)軸承機(jī)架發(fā)生變形的原因
　　機(jī)架在正常使用幾年后發(fā)生上述現(xiàn)象，主要是機(jī)架長(zhǎng)期在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)負(fù)荷的作用下，出現(xiàn)了“疲勞”現(xiàn)象，機(jī)架的剛度開始減弱，在靜、動(dòng)負(fù)荷作用下形變撓度增加。分析其產(chǎn)生的原因，可能有以下幾種：
　　(1)設(shè)計(jì)機(jī)架時(shí)，其負(fù)載的安全系數(shù)偏小；
　　(2)機(jī)架所用鋼材不符合設(shè)計(jì)要求的鋼材標(biāo)準(zhǔn)：
　　(3)機(jī)架制作和焊接不符合設(shè)計(jì)要求。
　　5　現(xiàn)場(chǎng)解決問題的技術(shù)措施
　　按上述理論分析，采取了下述技術(shù)措施處理（見圖4）。

　　（1）在無轉(zhuǎn)子負(fù)荷作用時(shí)，加固機(jī)架：在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子軸的垂直中心線位置，在上機(jī)架與中間機(jī)架安裝可調(diào)整高度的活動(dòng)支撐。
　　活動(dòng)支撐由上、下螺栓及調(diào)整螺母組成，上螺桿為左旋螺紋，下螺桿為右旋螺紋（M24細(xì)牙普通螺紋），焊接在上、中機(jī)架上，調(diào)整螺母為對(duì)絲螺母（非標(biāo)準(zhǔn)件），旋轉(zhuǎn)它可以調(diào)整螺桿的長(zhǎng)度。
　　在軸承安裝就位，未裝軸承上座時(shí)進(jìn)行調(diào)整檢查。在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜負(fù)荷作用下，慢慢旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母的同時(shí)，隨即檢查軸承滾珠受力情況，直調(diào)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(diào)整完畢。
　　（3）處理效果
　　采取上述技術(shù)措施后，經(jīng)實(shí)際運(yùn)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(shí)間與調(diào)整的Z后結(jié)果，即軸承受力是否符合軸承正常受力狀況有關(guān)。因在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整、檢測(cè)全憑操作者的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，因而結(jié)果便會(huì)有差異；不過，軸承Z短的使用壽命應(yīng)在半年以上，長(zhǎng)者可超過一年。
　　6　結(jié)論
　　（1）對(duì)軸承受力分析以及由此而進(jìn)行的E式傳動(dòng)風(fēng)機(jī)軸承加速損壞原因的分析是正確的，解決問題的技術(shù)措施簡(jiǎn)單易行，效果明顯。
　　（2）因?yàn)槭窃谑褂矛F(xiàn)場(chǎng)，風(fēng)機(jī)殼體與轉(zhuǎn)子配合的幾何尺寸又相當(dāng)重要，所以不便采取較大的加固機(jī)架的技術(shù)措施（如重新制作機(jī)架），故采取上述方法是適宜的，雖是“權(quán)宜之計(jì)”，但卻相當(dāng)有效。若處理得當(dāng)，便可使風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，從而保證了車間空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
　　（3）當(dāng)然，解決此類問題的根本措施是加強(qiáng)或改進(jìn)風(fēng)機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)和制造的剛度。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 劉澤深，鄭貴臣，陳保青. 機(jī)械基礎(chǔ). 中國建筑工業(yè)出版社，1996.

來源：《風(fēng)機(jī)技術(shù)》