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1、石 油 矿 场机械年 型泥浆泵主轴承发烧的解决方法 刚莉张景兰州石 油化工机器厂 兰州市 兰州石 油机械研 究所 摘要型泥浆泵所用的主 轴承属于双列 向心球面滚子轴承 。 它在工 作 过程中倘若过热 , 则会 给 泵 带来破坏性的后果 。 从理论上揭示了造 成过热的原因 之后 , 着手时轴承座和 轴承套的公差进 行调整 , 保证了主 轴承的自位性能 。 经厂内 试验 证 实 , 主抽承发烧问题得 到解决 。 叙饲轴承通升机理分析调整公差 一 、 引言 型泥浆泵是一种大功率动 力 泵 , 各部位轴承的正常运转是泥浆泵正常工 作的重要保证 。 其中曲轴主轴承承受的载荷 最大 , 维持它的正常工作状
2、态十分重要 , 必须 在从产 品制造中保证它不发烧 。 二 、 造成轴承发烧的主要因素 应用在型泵曲轴主轴承上的 轴承牌号为双列向心球面滚子轴承 。 它主要承受径向载荷 , 同时 也可承受任一方 向的轴 向载荷 。 该轴承有两列球面滚子 , 外 圈滚道呈球面形 状 , 具有调心及自位性能 , 在内圈轴线和外圈轴线倾斜不大于 。时仍能 正常工作 。 不过 , 轴承在工作 过程中无论什 么原 因造成 的过热 , 都有可能给泵带来破坏 性的后果 。 型泵使用 的润 滑油为 中极压工业齿轮油 , 它的极限允许工作 温度 为一 。 如果超过 此限 , 润 滑油则 失效 , 轴承温度会急剧升高 。 当温度
3、超过轴 承的最终热处理温度时 , 轴承的尺寸 将失 稳 , 零件之间将烧结 , 整台泵就无 法工作 。 国内矿场最恶劣的高温环境达 , 为确 保轴承工作温度正常 , 试车时温 升不 得超过 。 其实 , 轴承在工作过程 中出现发烧现象 的主要原 因不外乎是各零件自身的加工质量 和彼 此 的配合性质 。 零件本身加工质量差 , 会影响到装配精度 , 零件配合尺寸 选择 不 当 , 会影 响到轴承的自位调 心性能和轴向游 隙分配不均匀等 。 三 、 分析及解决方法 拆检 对发烧 的轴承拆检后发现 , 滚珠尺寸存 在超差 , 保持架有二次加工痕迹 。 这些均不 符合加工质量要求 。 经厂家认定后 ,
4、 已从各 方面采取措施予以克服和保证 。 装配精 度 为了消除 相关零部件尺寸超 差对装配精 度的影响 , 装配前对各零部件进行严格检查 和筛选 。 即使这样做了 , 轴承发 烧现象 还 是不能杜绝 。 后来通过进一步观察发现 , 轴 承发烧还与轴承套内无法轴向游动 , 导致 一 侧游隙全部消失有关 。 为什么轴承与轴承套 已经采用间隙配合 见表 , 并且从结构 上看轴承在轴承套内能够轴向游动的情况下 见 图会失去自位性能呢我们不妨从 理论计算和现场试验中进 一步探索 , 第卷第期 。 型泥浆泵主轴承发烧的解决方法 表轴承与轴承容的配合公差 凡二 尺寸公差 轴承外径 上偏差 下偏差 “一 履
5、配合间隙 。 ,“ 十 对 , 一 、么 工 、产 确确确 加加加加彬彬 一召 户 元 占 刃 育 “一 武 君万 主轴承轴承套机壳轴承座 理 论计算 曲轴的热伸长量刀 刁 一 , 式 中 环境温度 , 运转时曲轴温度 , 曲轴原始 长度 , 根据现场观测 , 曲轴温升在内一 般为 , 曲轴长度为 。 于是计 算得出曲轴的刁为 , 。、, 。,八八。 二竺命止 竺火一 , 然而 , 主轴承的轴向原始游隙只有一 。 , 远小于曲轴的值 。 轴承座与轴承套 的配合过盈量对轴承 套内孔的影 响按照弹性理 论 , 圆套筒在过 盈压配后 , 孔径收缩量 “只” 的精确计算式 为笋 式中 配合面上的压力强
6、度 被包容件 内径 被包容件外径 包容件外径 被包容件弹性模量 包容件弹性模量 仔 , 被包容件泊松系数 拼 包容件泊松系数 压 配时的过盈量 无量纲系数 无量纲系数 据此 , 针对型泥浆泵主轴承 的配合情况见 图 , 计算其压缩比兄 。 轴承座及轴承套的各计算数据见表 。 由式可得表的结果 。 表说明当轴承座与轴承套的配合 出现过盈时 , 其过盈量占与轴承套内孔的收 缩量几有如下关系 又邝 现场试验 表数据说明图面 的配合属于过渡 配合 , 可能出现 的最大 间 隙 为 , 最大过盈为 。 因为轴承套是依靠其 与轴承座 的过盈配合来定位 的 , 因此 , 它不 允许有间隙存在 。 为此 ,
7、加工机壳轴承座 孔 时 , 在轴承座上盖与下座见图的结合 面处加了厚的垫片加工后取消此垫 片 , 使得轴承座与轴承套在犷方向上的最大 石油矿 场机械 表轴承座和轴承的有关致据 年 名称 弹性模量 扭 价 轴承套 轴承座 被包容件 且 包容件 。 泊瞥数 内蝗黔 一石 云一 一 。 川 。 。 。一“ 外圆直径 库合孟二 离离离 高高 蓄蓄蓄比比比比 廿廿尹尹尹 之之之 产产产产产产产产产 钊钊 阎 荟荟 , , 声声 尸尸 曲轴主轴承轴承套轴承座 表式的计算结果 最最大过盈盈 无量纲纲无量纲纲压强强 量量 吕 。, , 系数数萦数数数 一一 万 一 长少少 过盈量之比约为 。 从而证明了理 论
8、计算 的正确性 。 数据分析 根据理论计算和试验结果 , 对主轴承相 关件的配合情况分析如下 若在加工状态下 , 即轴承座上盖与下座 之间加有的垫片 , 因轴承套内 孔 的 收缩 , 轴承与轴承套可产生 的最大过盈量见表 。而在装配 时因厚的垫片被取消了 , 面可能产 生的最大过盈则为 。 这样的配合 状况 , 轴承是无法实现其自位性的 。 由于曲轴 的受热伸长远大于轴承 的原始游隙一 , 所以 , 泵在运转过程 中 , 主轴承 随温度的升高而一侧游隙会愈来愈小 , 直至 挤死而导致发烧 。 由此可见 , 主轴承的 自位 性失效是导致运转时温升过 高的主要原 因 。 表轴承座和轴承套的公差 名
9、不 公称尺寸 尺寸偏差 图 轴承座上盖 轴承套 轴承座下座 上偏差 下偏差 加工状态下 考虑配合影 响后 的实际 过盈 由 承座轴承套 一壑一 森 爵富爵毙斥纂蠢 。 。 。 。 。 ”。 。 一。 。 一 一 过盈可达 。 我们可借助改变轴承座 上盖与下座 之间的垫片厚度来观测轴承座与 轴承套的配合过盈对轴承套内孔 的 影 响 。 观测结果表 明 , 当轴承套与轴承座之间存在 过盈时 , 轴承套内孔将收缩 , 而且收缩量与 四 、 解决方法 根据分析结果 , 再 针对该轴承的特点及 轴承座与轴承套过盈量的配 合要求 , 在机床加工精度允许的前提下 , 我 们修改了轴承座和轴承套的公差见表 第
10、卷第期 。 。 型泥浆泵主轴承发烧的解决方法 表修改后的轴承座和轴承套公差 也 名 司妙爵缈割擎郭 轴承外被 公称尺寸小。 。 。 。 。 。 小 。 尽 卜偏筹 。 十。 。 。 矍下偏差 。 。 一。 。 配合公差 裔霞兮 言 一 高蚤五 通过依次改变轴承座上盖与下座之间的垫片 厚度 、 。 、 。 , 使轴承座与 轴承套的配合出现微量过盈 , 但又不超 过 , 主轴承轴向游隙的 自由调节就得 以实现 。 从而 , 防止了主轴承因自位性失效 而导致发烧 。 按新条件下装配的泵的运转情况见表 , 也证明了分析结论的正确性和解决方 衰 法的有效性 。 出厂试验实侧结果 名名称称尺寸偏差差配合尺
11、寸寸轴承原原轴承装装实测测备注注 始游隙隙配后游隙隙 温度度度 扭 左左左轴承座座内径径 一 过盈盈 。 左轴承座保留留 外外外外外外外外径径 。 。 垫片片 轴轴轴承套套内径径 。右轴承座保留 留 外外外外外外外外径径 一 。 间隙隙隙隙 。 垫片片 轴轴轴承承内径径 一 。 试验运 转共共 直直直直径径 。 五 , 其中高压 过过过过过过过过过过盈盈盈盈盈运转 曲曲曲轴轴头头头头 。 右右右轴承座座内径径 。 过盈盈 。 外外外外外外外外径径 。 轴轴轴承套套内径径 。 外外外外外外外外径径 一 。 间隙隙隙隙 轴轴轴承承内径径 一 。 直直直直径径 。 过过过过过过过过过过盈 曲曲曲轴轴头头头头 。 左左左轴承座座内径径 。 过盈盈 。 外外外外外外外外径径 。 轴轴轴承套套内径径 。 外外外外外外外外径径 一 。 间隙隙隙隙 轴轴轴承承内径径 一 一 凌凌 。 直直直直径径 。 过过过过过过过过过过盈盈盈盈盈 曲曲曲轴轴头头头头 。 轴轴承座座内径径 。 。 过盈盈 。 外外外外外外外径径 一 。 。 轴轴承套套内径径 。 外外外外外外外径径 一 。 间隙隙隙隙 轴轴承承内径径 一 。 直直直径径径径径径径径径径径径径 过过过过过过过过过过过过过过过过过盈盈盈盈盈 曲曲轴轴头头头 。 注室温邝 收稿日期 , 一一