设备检修中轴承振动和发烧的分析与维修

摘要：轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。轴承是转机设备中重要的零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低转机在传动过程中的载荷摩擦系数，可以说轴承的好坏直接影响着机械设备的运转和生产。在转机设备检修中，轴承失效有多种类型：如：疲劳斑、磨损、裂纹、断裂、烧伤等。造成轴承失效最常见的表现形式就是振动和发烧。因此，在设备检修中，我们必须诊断分析轴承振动及发烧的成因，并提出有效的检修方案，保证设备的轴承运行。轴承分为滑动轴承和滚动轴承。现主要针对在设备检修中常见的滚动轴承的振动及发烧进行研究。

关键词：振动、检修 、轴承、发烧

中图分类号：TH133.3 文献标识码：A 文章编号：

一、设备检修中常见的轴承失效

在转机设备运行中，轴承失效就是常见的一种机械故障，它直接影响着机械设备的运行。轴承失效有多种类型：如：疲劳斑、磨损、裂纹、断裂、烧伤等。在检修中我们常见造成轴承失效主要原因为：安装不当（与轴间的配合不当、轴承游隙调整不适、热装时温度过高使表面淬化等）、载荷过大（负荷大加快表面疲劳、冲击载荷造成裂纹等）、不良（加大表面摩擦、磨损、烧伤等）、异物进入（异物造成磨损、烧伤、崩裂等）等。

二、设备检修中常见的轴承振动和发烧

1、轴承振动和发烧的危害

在转机设备检修中，造成轴承失效最常见的表现形式就是振动和发烧。无论轴承损坏诱因是什么，最后的表现形式基本都是振动和发烧。

振动，使轴承加大承受冲击载荷造成轴承裂纹及崩裂，加速滚珠和滚槽表面疲劳出现疲劳斑并磨损，同时造成摩擦力加大、发烧直接将轴承损坏。

发烧，即轴承温度升高，使轴承材料淬化、软化、溶敷、破损。

所以，振动和发烧大大缩短了轴承的使用寿命，如振动异常或温度聚增可在短时间内将轴承损坏。

2、检修中常见的轴承振动形式

检修中常见的轴承振动形式按位置分类可分为：径向振动和轴向振动。径向振动主要由径向载荷不均匀或冲击载荷或在轴切线方向上的摩擦力造成的。轴向振动主要由轴向载荷不均匀或轴向冲击载荷或轴向的扭矩造成的。

3、检修中常见的轴承发烧形式

发烧主要原因为轴承热量的聚增，冷却系统不能及时去除热量造成的温度聚增。它能在短时间内将轴承烧坏。

三、设备检修中常见的轴承振动和发烧的诊断分析

1、轴承振动和发烧的初步诊断及测量

（1）、听。一般用耳朵直接听或用听诊器听。听轴承有无异响（一般为高频声响或间断性、规则性冲击声等）。出现高频连续、断续性响声：可判断为由于摩擦引起的振动，一般为滚珠磨损不滚动或内外圈磨损或有异物卡住。出现间断性、规则性冲击声：一般为异物卡住或内外圈崩裂、裂纹等。可以说能听得到异响，轴承就已经是坏的了。

（2）、摸。用手直接摸轴承座上下部、侧部、紧固件等。摸温度：一般手可放在设备上停留6秒其温度不会超过50℃，不会造成发烧。摸振动：摸看紧固件是否有松动、摸轴承座各部位是否有明显震感，如有明显感觉振动晃动厉害，就需要用仪器测量了。

（3）、仪器测量。检测温度一般用红外线测温仪，直接测量轴承座各部位。检测振动一般用振动检测仪，主要测量轴承径向振动和轴向振动，径向和轴向至少各测3个点，每个点一般记录3个数据，即振动的振幅、速度、加速度。振幅的强弱可看出所受不均匀载荷的大小。速度的大小可看出振动的频率的高低。加速度的大小可看出所受冲击载荷的大小。

2、分析检修中转机中轴承振动及发烧的常见成因

通过初步诊断我们能大概了解轴承振动及发烧的情况，可以针对性的进行分析、排查找到轴承振动及发烧的成因，并提出解决的方案。常见轴承振动及发烧成因有：

（1）、不均匀载荷或冲击载荷引起的振动。不均匀载荷最常见的是：设备水平误差大、倾斜造成受力不均和扭矩等,；转动惯量不均匀造成的设备晃动等（如风机叶轮、电机转子安装前必须先做动平衡实验）；冲击载荷最常见的是：转轴中有异物卡住；转轴齿轮有崩齿造成的冲击载荷；齿轮磨损后啮合有间隙造成的冲击载荷等。

（2）、紧固件松动引起的振动。地脚螺杆松动、轴承座底座、上盖、侧部紧固螺杆松动等都会造成振动。

（3）、联轴器对轮不对中引起的振动。联轴器对轮的同心度、同轴度没找好造成的振动，可用计算机软件分析振动检测仪测出的数据即可判断振动是否由此原因引起（不具体分析）。

（4）、不良引起的振动发烧。检查轴承中的系统，常常油路不通造成轴承无运行，特别是采用劣质脂的容易造成结块，或是在粉尘较大区域轴承密封不好造成粉尘结块，这些都会使轴承摩擦力增大造成发烧。另外添加的脂过多也会造成发烧。

（5）、轴承安装不当造成的振动及发烧。最常见的表现形式为：①密封不良。有异物进入主要为粉尘和带腐蚀性的气体液体进入，。粉尘造成摩擦增大，轴承发烧。腐蚀性气体或液体造成轴承表面腐蚀损伤。②轴与轴承的过盈配合不当。过盈量不足造成轴与轴承内圈的相对滑动，过盈量不大造成运行中轴承内圈的裂开，都会产生振动和发烧。③轴承侧部与压盖的间隙不当。一般间隙为0.3mm，主要是预留轴承运行中受热膨胀补偿，但调心轴承可预留稍大，深沟轴承可预留稍小些。如间隙过大会造成轴向振动，过小会造成轴承温度升高。④轴承游隙及顶间隙的调整不当。这是最常见使轴承振动和发烧的原因。轴承顶间隙过大会造成轴承跳动极易使滚珠及内外圈表面疲劳产生裂纹及麻点，同时可能造成轴承外圈与轴承座的相对滑动使其磨损发烧。轴承间隙过小会使轴承预紧力加大，所受的摩擦力加大，同样能使滚珠及内外圈表面疲劳产生裂纹及麻点缩短其使用寿命，同时极易使轴承温度升高发生发烧损坏。

四、设备检修中轴承振动及发烧常用的检修方法

设备检修中，分析完轴承振动及发烧的成因后便是维修了。根据轴承振动及发烧的成因进行排查并维修。首先检查轴上的各个部件有无损坏或运行不正（如轴上的齿轮、泵或风机轴上的叶轮、破碎机轴上的重锤、搅拌轴上的桨叶、螺旋等），若是轴承轴上其他部件引起的振动，如联轴器对轮不对中、齿轮啮合间隙、或是其他部件需做动平衡等，在这暂不讨论。主要针对轴承本身造成的振动和发烧介绍检修方法。

1、紧固件的重新紧固。有时手摸感觉不出紧固件的松动，必须重新紧固。

2、更换密封件。将轴承及内件用煤油清洗干净，更换密封垫、油封等密封件。

3、系统。检查系统完好，清洗完毕重新加油。

4、轴承工作游隙及顶间隙的调整。在中大型设备检修中常见的引发轴承振动及发烧的成因，因此调整轴承工作游隙及顶间隙能有效的减小轴承振动及避免发烧。

分析轴承振动及发烧的成因讨论过：顶间隙过大会造成轴承跳动，轴承间隙过小会使轴承预紧力加大，极易使轴承温度升高发生发烧损坏。现在讨论怎么调整轴承和端盖顶间隙达到这个平衡点，使轴承不会造成大的跳动，也不会发烧。

（1）测出顶间隙S。压铅法（图一）测量出整轴承和端盖顶间隙，顶间隙S为：

S=(b1＋b2)／2－(a1＋a2＋a3＋a4)／4

式中：S---顶间隙

b1、b2---轴承上各段铅丝压扁后的厚度

a1、a2、a3、a4---轴承座上各段铅丝压扁后的厚度

图一压铅测量法

（2）测出安装后坐落在轴座上并未盖上端盖常温下的轴承游隙Δ。可直接用塞尺测量。

（3）、在工作温度下，轴及轴承的径向膨胀量Y。当在工作温度下，轴及轴承随着温度的增加也会膨胀，考虑到运行中轴承温度不会超过60℃，如超过此温度轴承寿命会下降或发烧损坏。在检修中，一般取轴及轴承在60℃下的工作产生的径向膨胀量为最大径向膨胀量。

Y=（C1－C0）×α×D

式中：Y---径向膨胀量(mm)

C1 ---正常工作温度（℃）

C0---常温25℃

α---碳钢线膨胀系数11*10-6／℃

D---轴承外径（mm）

综上，设备实际运行中轴承工作游隙δ=S+Δ－Y。

当δ＞0时，表示轴承间存在间隙，一般δ为0.01mm~0.05mm，若超过0.05轴承跳动就大了。当δ＜0时，表示轴承间为过盈，轴承极易发烧。

Δ、Y一般为不可调节，可通过调节顶间隙S来满足轴承内部间隙δ要求。顶间隙S必须为负数，表示轴承和轴座间存在预紧力，才能保证轴承径向跳动值达到要求，但预紧力也不能太大，这样使轴承内部间隙δ过小，极易发烧。一般顶间隙S为-0.03~-0.05mm，即轴承和轴承座的过盈量为0.03mm~0.05mm。

因此，为保证轴承振动值达到要求以及避免发烧，一般同时满足以下要求：轴承工作间隙δ为0.01mm~0.05mm，顶间隙S为-0.03~-0.05mm。

调整方法：若顶间隙过大：可在轴承上部加薄铜皮；若顶间隙过小：可在轴承座两侧上加薄铜皮；

案例：平果铝热电厂制粉系统8-1#排粉机靠叶轮端轴承振动大，用振动仪检测数据：轴向振动速度V=2.8mm/s，径向振动速度V=4.2mm/s。经仪器分析径向轴承预紧力不够。进行压铅测量得到顶间隙S=0.21mm；同时用塞尺测出坐落在轴座上并未盖上端盖常温下的轴承游隙Δ=0.13mm；轴承直径D=300，正常工作温度为50℃左右，可计算出轴及轴承的径向膨胀量Y=0.08mm；根据以上数据算出轴承工作游隙δ=S+Δ－Y=0.21+0.13-0.08=0.26mm。

计算出的数据明显显示：顶间隙S=0.21mm，轴座和轴承无预紧力，同时轴承实际工作游隙0.26mm明显过大，造成径向跳动大。解决方案：轴承上部压薄铜皮0.25mm，修正后顶间隙S=0.21mm-0.25mm=-0.04mm，轴承工作游隙δ=S+Δ－Y=-0.04+0.13-0.08=0.01mm。达到要求。

经试车，用振动仪检测数据：轴向振动速度V=1.2mm/s，径向振动速度V=1.4mm/s。达到设备运行要求。

结束语：综上所述，通过对设备检修中轴承振动与发烧的分析和维修，可以看出，轴承的振动和发烧随着运行时间的延续会随时发生，只能通过检查维护，发现问题及时采取相应措施阻止其发展和产生不良后果。生产设备的维护和检修还是不断进行探索，及时分析设备运行情况，掌握新的维修方法，制定有效防范措施 ，为设备安全运行奠定可靠的基础。

参考文献：

1.《机械设计手册》上册 第二版

2.《机械设备安装工程施工及验收通用规范》

3.化学工业出版社

4. 机械工业部安装工程标准定额站