淺談船舶軸承的日常維護

2023-10-25

郭(guō)建剛 韋立船(chuán)管

(版權(quán)歸原作者或機構(gòu)所有)

軸承是機(jī)械系統中一種不可(kě)或缺的零(líng)部件(jiàn),它是機械設備重要的導向支撐(chēng)裝置,協調設備安全有效運動,其故障直接(jiē)影響設備(bèi)的安全運行。因此,為了确保機械設備正常和安全運行(háng),我們需要(yào)加強軸承的檢查、維護和檢(jiǎn)修。

維護和潤(rùn)滑對于總購置(zhì)成本的重要性往(wǎng)往(wǎng)被低估,對于設備來說,軸承的成本僅占設備總成本的很少一部分,通過專注于(yú)軸承的維護和潤滑(huá)措施,以及(jí)提供相應的(de)拆裝設備與培訓,有(yǒu)助(zhù)于提高設備可(kě)靠性、降(jiàng)低運營成本并且改善(shàn)人員的安全。

軸承失效因素

一(yī)般影(yǐng)響軸承(chéng)壽命的因素有潤(rùn)滑不良36%、軸承疲勞34%、安裝不(bú)當16%,污(wū)染14%。

潤(rùn)滑不良(約占36%)

據(jù)調查,潤滑不良是造成軸承過早損壞(huài)的主要原因。包括未及時加注潤(rùn)滑劑或潤滑油;潤滑劑或潤滑油未加注到位;潤滑劑或(huò)潤滑油選型不(bú)當;潤滑方式不正确等等。

建議:選擇正(zhèng)确的潤滑劑或潤滑油,使用正确的潤滑加注方式。

馬達潤滑脂的填充需要根據設計量注入,合理分散(sàn)在(zài)軸承室空間内。在(zài)馬達運轉過程中,必須防止潤滑脂惡化(huà)或丢失造成(chéng)的軸承故障,定期補充軸承專用的潤滑脂。為了防止潤滑脂惡化、潤滑性能下降、軸承故(gù)障,嚴禁混合不同等級的潤滑脂。

疲(pí)勞(約占34%)

疲勞破壞(huài)是(shì)軸承常見的損壞方式。常見(jiàn)的疲(pí)勞破壞的原因可能是:軸承選型不當;長期超負(fù)荷運(yùn)行;未及時維修;維(wéi)修不當;設備(bèi)老化等。

建議(yì):選擇适當的軸承類型,定期(qī)及時更換疲勞軸承。

例如部分(fèn)電機自由端采用特殊止動軸承換新時(shí)被更換成(chéng)普通軸承造成軸承座磨損。

安裝不當(約占(zhàn)16%)

1、安裝時力度過猛,其中用錘子或剛性材料敲擊軸承對軸承傷害是最大的;也是造成變(biàn)形的主要原因(yīn)。 

2、安(ān)裝有偏差或未裝(zhuāng)到軸承位,造成軸承遊隙過小(xiǎo)。内外圈不處于同一旋轉(zhuǎn)中心,造成不同(tóng)心。

建議:選擇适(shì)當的或專業的軸承安裝工具,安裝完畢用專用儀(yí)器檢測。

SKF安裝工(gōng)具套裝

污染(約占14%)

污染也會導緻軸承過早損壞,污染是指有沙塵、金屬屑等進入軸承内部。主要原因包括:使用前過早打開軸承包(bāo)裝,造成污染;安裝時工作環境不清潔,造成污染;軸(zhóu)承(chéng)的工作環境(jìng)不清(qīng)潔,工(gōng)作介質污染等。即使肉眼看不見的微小灰塵進入軸承,也(yě)會增加軸承的磨損,振動和噪聲。

建議:在使用前最好不要拆(chāi)開軸承(chéng)的包裝;安(ān)裝時保持安裝環境的清潔,增強軸(zhóu)承的密封裝置,添加油脂時油槍要專用并清潔油嘴。

影響軸承壽命(mìng)的因素

一般來說,軸(zhóu)承選(xuǎn)用恰當,配合适當,潤滑得當,預緊相當,冷卻應當(dāng)……軸承的使用壽命(mìng)是很可觀的,我們在日常生産生活時往往能夠看到,随機器原裝的軸承,經年累月,仍然(rán)能夠正常使用,一旦壽終正寝,再更換軸承,哪怕再好再(zài)貴,都不能和最(zuì)開始安裝的軸承壽命相比,這是為什麼呢?

概(gài)因軸承的選擇不當、安裝(zhuāng)不良、潤滑(huá)不充分以及密封不良等,都會引發(fā)軸承産生(shēng)燒結、磨損、斷裂、缺損、卡傷、鏽蝕等故障,都(dōu)會導緻軸承無法繼(jì)續使用,産生實際使用壽(shòu)命遠遠低(dī)于額(é)定壽命的情況(kuàng)。

此外(wài),由于使用條件對(duì)軸承的功能(旋轉精度、剛性及發熱等)影響較大,因此(cǐ),對軸承的實際使用壽命會産(chǎn)生較(jiào)大影響,往(wǎng)往與額定壽命偏差較(jiào)遠,當軸(zhóu)承出現使用壽命與(yǔ)額定壽命(mìng)遠遠(yuǎn)不(bú)符合的情況時,就應當考慮:

(1)軸承選用是否恰當。特别是當機器(qì)長時間運轉,主(zhǔ)軸難免會(huì)發生磨損(sǔn),精度下降的情況,這時候就應考慮(lǜ)遊隙(xì)更大的軸承(chéng),或者是否需要更(gèng)換主軸。

(2)軸承配合是否适當。長時間(jiān)運轉的設備軸承座及軸都有磨損(sǔn),間隙就會變大,應(yīng)通(tōng)過專業尺寸修(xiū)複後選配軸承。

(3)軸承潤滑是否得當(dāng)。軸承潤滑一般分為脂潤滑、油(yóu)霧潤滑、油氣潤滑、噴射潤滑四種,四種潤(rùn)?方式各有優缺,潤滑可以有效降低(dī)摩擦(cā)及磨損,帶走摩?産生的熱量,防止(zhǐ)鏽蝕,防止異物侵入,從而延長軸承的使用壽命。

(4)軸承的(de)預緊是否恰當。軸承預緊有兩種(zhǒng)方式。一種是定位預緊,一種是定(dìng)壓預緊(jǐn)。?位預緊固定相向軸(zhóu)承的位(wèi)置,有助于提(tí)高軸承的剛(gāng)性。定壓預緊通過彈簧變形(xíng)施加(jiā)載荷,旋轉中由(yóu)于熱影響(xiǎng)和載荷影(yǐng)響,軸承的位置即使發生變化,仍可保持穩定的預緊載荷。在機床(chuáng)的主(zhǔ)軸等進行高(gāo)速旋轉(zhuǎn)的場合使(shǐ)用(yòng)角接觸(chù)球軸承時,還應考慮陀螺(luó)滑動和離心力等導緻的(de)滾動體和滾道面接觸壓的增加(jiā)因素,并設(shè)定(dìng)适當(dāng)的預緊量。對于有彈簧墊片預(yù)緊的軸承安裝時一(yī)定要将彈簧墊(niàn)片按原樣裝複(fú)。

(5)其(qí)他因素。影響軸承使用壽命的因素很多,除了上述的(de)内容外,如軸承冷卻、軸的撓曲、軸及(jí)軸承箱的精度等,因此需要仔細分析,認(rèn)真排查。

應隔(gé)多久進行補脂?

正(zhèng)确的軸承(chéng)潤滑是軸承(chéng)獲得長(zhǎng)期有效使用壽(shòu)命的基本因素(sù)。針對具體的(de)軸承應用選擇合适的潤滑脂,并且在 軸承轉起來之前加入恰(qià)當的量是十分重要的。在工作過程中,還需要定期為軸承補充潤滑。以正确的補充潤滑間隔和正确的量,向軸承加入正确的潤(rùn)滑(huá)脂是實現軸承較佳運行(háng)績效和最大化使用壽命(mìng)的基本要求。在實際(jì)應用中,手工進(jìn)行補充潤滑是很(hěn)常見的;連續的(de)補充潤(rùn)滑能夠帶來(lái)諸多好處。

但是對于補充油脂的間(jiān)隔,遺憾的是(shì),這一問題沒有統一的答案。右側圖為軸承補(bǔ)油間隔圖,僅适(shì)用于在溫度不高于 71.1°C、在正常負荷下工作的固定設備(bèi)水平軸軸承,且僅有指導意義。

比例尺(chǐ) a:徑向滾珠軸承(chéng)

比例尺 b:圓柱(zhù)滾(gǔn)子軸承、滾針軸承

比(bǐ)例尺 c:球面滾柱軸承、圓錐滾柱軸承、止推(tuī)滾珠軸(zhóu)承、滿裝圓柱滾柱軸承(20% 補脂周期操作(zuò)小時)、配有軸承罩的交叉圓柱滾柱軸承(30% 補脂周期操作小時)、推力圓柱滾柱軸承、推力滾針軸承和(hé)推力球(qiú)面滾柱軸承(50% 補脂周期操(cāo)作小時)

對于垂直軸軸承(chéng),應将此圖所示周期減半。對于軸承潤滑脂在高溫下的加速老化,軸承溫度每比 71.1°C 高 2.8°C,應将周期減半一次。

對于鑽孔尺寸為(wéi) 300 毫米及以上的大型滾柱軸承,必須以高于此圖所示的頻率對軸承進行補(bǔ)脂,才能确保實現充足潤滑,因此相(xiàng)應線條會斷開。我們的示例(lì)顯示了 3,000 小時(即 4 個月)的(de)周期。

補脂需要使用多少潤滑脂?

針對軸承的适當用量(liàng)和補脂周期可按以下公式進行計(jì)算:

G = 0.005 DB

其(qí)中:

G = 潤(rùn)滑脂重量(克)

D = 軸承外(wài)部直徑(毫米)

B = 軸(zhóu)承寬度(毫米)

滾動軸承(chéng)填(tián)充潤滑脂參考以下原則:

(1)一般軸承内不應裝滿潤滑脂,以裝(zhuāng)到軸承内腔全部空間的1/2-3/4即可;

(2)水平軸承(chéng)填充内腔(qiāng)空間的2/3-3/4;

(3)垂直安裝的軸承填充(chōng)腔(qiāng)内空間的1/2(上側),3/4(下側);

(4)在容易污染(rǎn)的環(huán)境中,對于低速或中(zhōng)速的軸承(chéng),要把軸承和軸承盒裡全部空間填滿;

(5)高速軸承在裝脂前應先(xiān)将軸承放在優質潤滑油中,一般是用所要填充的軸承潤滑脂(zhī)的基礎油中浸泡一下,以免在啟動時因摩擦(cā)面潤滑脂不(bú)足而引起軸承燒壞。

請注意(yì),與其他任何單一要素相比,過度加注可能會造成更多軸承故障。如果存(cún)在過多(duō)潤滑脂,内部摩擦将導緻溫度高(gāo)于其滴(dī)點,造成軸承潤滑脂(zhī)發生氧化并提早出現(xiàn)軸承故障。

對于軸承補油間隔及補油量部分設備說明書中也有指出,當然補充油脂隻針對開式軸承(chéng),閉式軸承無需(xū)補油或換脂。

軸承的安裝

安裝是軸承生命周期中的關鍵階段之一。如果未使用(yòng)正确(què)的方法和工具來正确地(dì)安裝軸承,軸(zhóu)承的使(shǐ)用壽命會縮短。要進行正确和有效的軸承安(ān)裝,不同應用場(chǎng)景可能(néng)需要使用機(jī)械的、液壓的或加熱的方法。選擇适用于您的(de)具體應用的安裝方法來(lái)裝配軸(zhóu)承,将有助于延長軸承的使(shǐ)用壽命,減(jiǎn)少軸承(chéng)過早失(shī)效、以及由此造成的損壞而(ér)産生的成本。

安裝(zhuāng)軸承應盡量在幹燥、無塵的區域進行,并應遠離會産生金屬碎屑和灰塵的設備。當必須在複雜的(de)環境下安裝時,應當把污(wū)染降到最低。不允許強力沖壓,不允許用錘直接敲擊(jī)軸承,不允許通過滾動體傳遞壓力。

盡量使用專用(yòng)工具,極力避免使用布類和短(duǎn)纖維、生鏽的鐵管等之類(lèi)的東西。直接用手拿取軸承時,要充(chōng)分洗去手(shǒu)上的汗液,并塗以優質礦物油後再進行操作,在雨(yǔ)季和夏季(jì)尤其要注意防鏽。

安裝軸承時,應當根據(jù)類型和尺(chǐ)寸(cùn),選擇機械,加熱或(huò)液壓等方(fāng)法進行。我(wǒ)司采購的SKF軸承已經密封良好,安裝時無需(xū)進行清洗,安裝前确保在(zài)潔淨幹燥的(de)場所。

冷安裝

該種安裝(zhuāng)方式适合安裝配合不(bú)是太緊的小 軸承,可以通(tōng)過一(yī)個 套筒并以錘擊的(de)方法,輕輕敲擊(jī)套筒把軸承裝到合适的位置。敲擊(jī)時應盡量均勻的作用在軸承套圈(quān)上,以防止軸承傾斜或歪斜。

大部分軸承都采(cǎi)用壓入法進行安裝。如果要将軸承的内外圈同時裝到(dào)軸上和軸承座中,必須确保以相同的壓(yā)力同時作用在内(nèi)外圈上,且必須與(yǔ)安裝工具接觸面在同一平面上。

熱(rè)安裝

通常情況下,對于較大型軸承的安裝,不通過加熱軸承或(huò)軸承座是不可能的(de),因為随着尺寸的增大,安裝時需要的力越大。熱安裝所需(xū)要的軸承(chéng)套圈和軸或軸承座之間的溫差主要取決(jué)于過盈量和軸承配合處的直徑(jìng)。為了便(biàn)于安裝,可利用熱(rè)脹冷縮原理(lǐ),将軸承加熱後用銅棒、套筒(tǒng)和手錘安裝。開式軸承溫(wēn)度要控制在 100℃以下,80~90℃較為合适,溫度過高(gāo)時,易造成軸承套(tào)圈滾道和滾動(dòng)體(tǐ)退火,影響硬度和耐磨性,導緻軸承壽命降低及過早報廢。利用加(jiā)熱法安裝軸承時,油(yóu)溫達到規定溫度(dù) 10 分鐘後,應迅速将軸承從油液中取出,趁熱(rè)裝于軸上。必要時,可用安裝(zhuāng)工具在軸承内圈端面上稍加一點(diǎn)壓力,這樣更容易安裝。軸承裝于軸(zhóu)上後,必須立即壓住内圈,直到冷卻為止。不推薦将帶有密封(fēng)件和防塵蓋的軸承加熱到80℃以上(應确(què)保溫度不超過密(mì)封件和潤滑脂允許的度(dù))。加熱軸承時,要均勻加熱,絕不可以有局部過熱的情況(kuàng)。

軸承感應加熱器

帶圓錐孔的(de)軸承,其内圈大部分(fèn)是以過盈配合的方式來安裝的(de)。過(guò)盈量是由内圈在(zài)圓(yuán)錐形軸徑、緊定套(tào)或退卸套上的軸向推進距離決(jué)定的。?圓錐形配合(hé)面上(shàng)的推進距離越大,軸承的徑(jìng)向内部遊隙就越小(xiǎo),可通過測量遊隙減(jiǎn)小量或軸向推進距離來确定過(guò)盈量。

中(zhōng)小型軸承(chéng)可以利用軸承安裝工具或最好用(yòng)鎖緊螺母把内圈推進到(dào)圓錐形軸徑上的适當位置。在使用緊定套的情況(kuàng)下(xià),使用可以(yǐ)用鈎形扳手或沖擊扳手鎖緊的套筒螺母。對退卸套可用軸承(chéng)安裝工(gōng)具或端闆将其推(tuī)入軸承内孔。

注油法

注油法的工作(zuò)原理是:液壓油(yóu)在高壓下通過油孔(kǒng)和油槽,注入軸承和軸徑之間(jiān)的配(pèi)合面,形成一層油膜(mó)。油膜将配合面(miàn)分開,使得(dé)配合面之(zhī)間的摩擦大幅減少。這種方法通常(cháng)用于直接把軸(zhóu)承安裝在圓錐形軸徑上的情況。必須的(de)油孔和油槽應是整體軸設計的一部分。如果緊定套和退卸套,已加工有油孔油槽,這種方法也可用(yòng)于将軸(zhóu)承安裝在緊定套或退卸套(tào)上(shàng)。

軸承安裝的常見錯誤示範

鐵(tiě)錘(chuí)直接敲擊軸承

安裝(zhuāng)内圈(或外圈)過盈配合的軸承,禁(jìn)止用鐵錘直接敲擊軸承(chéng)内圈(或外圈)端面,這樣(yàng)很容易把擋邊敲壞。應該采用套(tào)筒放在(zài)内圈(或外圈)端(duān)面(miàn)上,用鐵錘敲擊套(tào)筒來安裝。

通過滾動體來傳遞安裝力

安裝内圈過盈配合的軸承時(shí),不能通過外圈和滾動體把力傳遞給(gěi)内圈。這會(huì)把軸(zhóu)承滾道和滾動體(tǐ)表(biǎo)面敲壞,使軸承在運轉時(shí)産生噪音并提前損(sǔn)壞。正确的方法應該用套筒直接把力作用在内圈端面上。

加熱溫度過高

有些用乙炔噴槍對軸承内孔進行加(jiā)熱,當加熱溫度超過727℃(軸承鋼的相變溫(wēn)度)時,軸(zhóu)承鋼内部的金相組織将發生變化。當軸承冷(lěng)卻後,軸承内孔就不能恢複到(dào)原來的尺寸,通常比加熱前的尺寸要大。

被乙炔噴槍加熱後的軸承,表面變(biàn)成黑色

軸承的(de)?卸(xiè)

拆(chāi)卸軸承時,必須(xū)注意不要損壞其它機器部件,如軸(zhóu)、軸承座,因為其它的機器部件的損(sǔn)壞也會危及機器的效率和壽命。具(jù)體可能需要采用(yòng)機械、加熱或液壓(yā)的拆卸方法(fǎ)和(hé)工(gōng)具,以安全、正确和(hé)有效(xiào)地拆卸軸(zhóu)承。

機械法拆卸軸承

選擇合适的拉拔器(qì)是工作的關鍵。拉拔器的類型、最(zuì)大拉拔能力對于安全方便地完成拆卸工作很(hěn)關(guān)鍵(jiàn)。無論在何種情況下,隻要有可能,一定要将拉拔力施加在過盈配合的套圈上。

加熱法(fǎ)拆卸軸承

圓柱滾子(zǐ)軸承的内圈一般采(cǎi)用過盈配合,需(xū)要較大的力進行(háng)拆卸。使用加熱設(shè)備可以方便、快速地進(jìn)行拆卸,并降(jiàng)低損壞内圈和(hé)軸的風險(xiǎn)。必要(yào)時采用機械法與加熱法相結合的方式拆卸(xiè)軸承。

軸系對中(zhōng)

在軸(zhóu)承裝到具(jù)體應用位置後,例(lì)如要将電機與泵連接起來,就應該進行對中。如果機器未進行有效的對中,會導緻軸承承受額外的負載(zǎi)、摩(mó)擦和振動。這些會加速軸(zhóu)承和其它機器部件的疲勞并導緻失效,影響其使用壽命。此外,增加的振動(dòng)和摩擦将顯著地增加能(néng)耗,以及增大(dà)過(guò)早失(shī)效的風險(xiǎn)。

1、直尺塞(sāi)規法

利用直(zhí)尺測量聯軸器的同軸度誤差,利用塞規測量聯軸(zhóu)器的平行度誤差。這(zhè)種方法簡樸,但誤差大。一般用(yòng)于轉速較低、精度要求不(bú)高的機器。

2、外圓、端面雙表法

用兩個千分表分别測(cè)量聯軸器輪毂(gū)的外圓和(hé)端面上的數值,對測得的數值進行計算分(fèn)析,确定兩軸在空間的位置,結果得出調整量和(hé)調整方向。這種方法應用對比廣泛。其主要缺點是對于有(yǒu)軸向竄動的機器,在盤車時端面測量讀數會産生誤(wù)差。它一般用于采用滾動軸承、軸向竄動較小的中小型機器。

3、外圓、端面(miàn)三表(biǎo)法

此法是(shì)在端(duān)面上用兩個千分表(biǎo),兩個千分表與軸中心等距離(lí)對稱設置,以消除軸向竄動對端面(miàn)測量讀數的影響,這種方(fāng)法的精度很高,适(shì)用于需要精确對中的細緻(zhì)機器和高速機器(qì)。

基本狀态監測

在日常工作中,通過定期的巡視檢查運轉中設備基(jī)本的狀态(包括溫度、聲音、可視化檢查、速度、漏電檢查和振動測量等方面)監測來(lái)定期檢查(chá)軸承的狀态至關重要。這些定(dìng)期檢(jiǎn)查能夠發現潛在的問題(tí),幫助預防機械設備停機甚至(zhì)損壞。也可以借助先進的檢測(cè)工具來發(fā)現問題如:手機熱成像(xiàng)儀、測振儀等。

在軸承的生命周期中管理公司通過集中采購的模(mó)式保證供(gòng)應質量,其餘幾個階段則需要船上工作人(rén)員仔細認真(zhēn)的執行(háng)設備維保(bǎo)計劃及良好的(de)拆裝工藝。通過正(zhèng)确的(de)實施維護和使用恰當(dāng)的工具、定期定量(liàng)補充潤滑脂,可以顯著地延長軸承的使用壽命,保(bǎo)障(zhàng)船舶安全可靠運營,為韋(wéi)立集(jí)團大發展貢獻自(zì)己(jǐ)的力量。

參考:SKF官網、美孚官網

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