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轴承知识

浅谈矿用机械滚动轴承的失效和润滑

2020-03-20
王庆功
  摘 要:矿用机械在工作时,滚动轴承所起到的作用非常大,关系到施工工程的安全和经济效益的产生,轴承甚至还被称为工业的粮食。在很多机械领域都会应用到滚动轴承,不仅仅是在采矿业上,交通业、电器业等行业发展中都需要做好机械滚动轴承的维修和润滑工作,以保证其顺利完成施工目标。在实际操作中,由于安装不当、保修超时等一系列原因,很容易出现滚动轴承失效的问题,降低工程建设的效率,甚至产生更严重的后果。本文将针对一般机械运作的原理等做一个简单的分析,再结合矿用机械在实际操作中的特点和具体情况,来探讨造成矿用机械滚动轴承失效的具体因素,对于失效的状况制定出合理的解决措施,以及研究如何开展滚动轴承的润滑工作,以确保机械顺利完成工程作业。
  关键词:矿用机械;滚动轴承;润滑保修;工程事业;工作效率
  引言
  对于矿用机械滚动轴承的研究,相关人员要对轴承失效案例的具體情况做一个分析探讨,明确轴承运作的基本原理,做好维修润滑工作。轴承在使用中所受到的应力大小是一个关键研究点,还有在安装滚动轴承时,不正确的安装步骤也会直接缩短轴承的使用寿命,要选择好零件的大小,对轴、轴承以及轴承座都要做好检验保修工作,严密检查相关部件的精确度。我们对可能造成滚动轴承失效的因素做了一个列举剖析,掌握事物发生状况的根本原因,并且提出解决的方案,这样才能够从根本上保证矿用机械顺利完成施工工作。滚动轴承失效的原因有正常的和非正常的,那么我们要尽量避免人为事故的发生,选择符合要求的部位零件,及时做好轴承的润滑,促进工作效率的提升。接下来我们就这些方面展开论证,提出切实有效的轴承维修和润滑方案,分析轴承失效的表现形式和成因,简要概述相关的润滑方法,希望能够给采矿行业的研究和施工人员提供借鉴。
  关于矿用机械滚动轴承的失效情况,相关人员要对其投入一定的研究,探析失效现象发生的具体原因,通过深入了解滚动轴承工作的原理和依据,我们可以得知滚动轴承基本上是由滚动体、内外圈以及保持架这几个构件组成的,对于其具体的运转,主要表现为滑动摩擦和滚动摩擦。在长期的工作负荷下,轴承就会呈现出各种问题,要想保证大型机械长久正常的运作,我们对其所发生的状况要预先规划解决方案,认识到轴承失效的主要发生状况和表现形式,这样才能够真正做到防患于未然。
  一、矿用机械滚动轴承失效主要表现为以下几种形式
  1.过度磨损导致的轴承失效
  滚动轴承在工作时一直处于运动的状态中,所以必然会存在磨损的现象,久而久之,过度的磨损就会对轴承产生一定的影响,造成轴承磨损失效。作为失效情况中最为常见的一种,导致轴承磨损失效的因素来源于两个方面,那就是正常磨损以及非正常磨损,我们对非正常磨损的现象做一个分析概述。润滑剂的选择或使用不符合相关规定会造成滚动轴承出现不必要的磨损,在机械进行正常工作时,添加的润滑剂要达到足够的量,否则会使机器的温度急剧升高,轴承的热度也随之上升,其硬度就会下降,这样在工作时轴承的磨损现象会比较严重。滑动磨损则和润滑剂调配的浓度有关,如果润滑剂过于稠密,在润滑轴承时就不能够发挥出良好的效用,轴承很难灵敏地运转起来,导致滑动磨损问题的出现。而另外一种磨损情况则多是在进入磨料之后发生的,滚动轴承在工作时会出现高频振动的现象,运转时以外圈为中心,其内外圈和滚动体相互配合,运转起来容易产生微动磨损,运作久了就会发生松动的现象。轴承磨损越来越严重时,其工作重心会渐渐产生偏移,损坏机械零件,其性能和工作效率都会大幅下降,轴承日渐走向失效。矿用机械中许多设备的滚动轴承都是以这种形式逐渐失效的,比如水泵、输送机等,对此相关部门需要研制出科学的方针,来治理这些轴承失效问题。
  2.载荷负担带来的疲劳失效
  一般而言,我们可以将滚动轴承工作时的状态看做是一个脉动循环,滚动体和内外圈一直处于相互作用之中,在这个过程中机械部件就会受到应力的影响,长久以往为滚动轴承的失效埋下了隐患。轴承经过高强度的运动工作,会给金属表面带来强烈的载荷压力,久而久之就会出现疲劳裂纹以及疲劳点蚀的情况,这些都是疲劳失效的演化前提,而且是很难避免的一个现象,机械在运行的过程中往往都会进行高强度的工作,零部件操作过于频繁已是常事。在安装滚动轴承的部位零件时,要进行规范化、专业化的操作步骤,否则会造成轴承的内外圈衔接不规范等一系列不良影响,导致轴承受到不同的压力荷载,局部位置发生严重的形变,进而对大型机械的整体结构造成破坏。此外,轴承内部结构调整得过于紧密同样会造成机械的耗损,使金属结构直接剥落,影响机械的正常运作。滚动轴承的材料和属性会决定其工作的质量,如果制造轴承的材料有质量问题,或者是滚动轴承的内部结构存在不合理,那么矿用机械就无法承受住轴承脉动循环时所产生的种种压力,轴承圈也会出现疲劳裂纹,当这种情况发生时,轴承将会面临断裂、报废的危机。在绝大多数轴承疲劳失效的案例中,都是由疲劳点蚀而引发的,相关操作人员进行不正确的安装步骤,安装方式缺乏科学性与合理性,以及轴承材料的选择工作不严谨等,都会严重地缩短滚动轴承疲劳失效的周期,减少矿用机械的工作寿命。与一般的大型机械相比,矿用机械的工作负荷更重,受到的冲击压力也更大,也就更容易导致疲劳失效,采煤采矿机器中的支撑轴承就是一个典型的例子,类似的机械失效情况还有很多,需要研究人员针对具体情况和原因进行深入探索,提出解决方案。
  3.滚动轴承中各种腐蚀造成失效
  腐蚀失效也是滚动轴承失效的表现形式之一,其中造成腐蚀的因素主要有三种,分别是化学腐蚀、电腐蚀以及微振腐蚀,腐蚀现象一旦发生就是不可逆的,虽然相较而言其对矿用机械滚动轴承带来的破坏和伤害较小,但是也不能忽视腐蚀失效的影响力。化学腐蚀发生的源头是滚动轴承中的润滑剂、水分等与金属材料发生化学作用,进而对机械部件造成破坏,这种腐蚀作用发生的速度比较缓慢,而且还需要具备足够的材料和条件才能发生,但是也要依据具体实际情况制定相应的对策。电腐蚀则是由于机械长期处于通电状态而形成的,在电力的长期作用下,或多或少会给机械滚动轴承带来影响,因为大型机械在工作时必然要接通电源,而且还会进行不停歇的运转,所以电腐蚀会持续存在于滚动轴承上。微振腐蚀是在机械滚动轴承工作运作时不停振动产生的,大型机械在工作时,会发生较为强烈的反应,主要以振动的形式表现出来,时间一长,就会出现相应的负面影响,就是微振腐蚀,降低机械操作的工作效率。矿用机械工作的环境条件一般都比较恶劣,会遇到各种各样的自然环境和种种难题,而在机器运行过程中遇到杂物或者潮湿的环境就会发生相应的腐蚀作用,造成滚动轴承腐蚀失效的局面,在对轴承元件磨损和疲劳的问题进行解决时,也要适当地兼顾好腐蚀失效的应对工作。
  润滑是保证滚动轴承正常工作的一项必需操作,矿用机械滚动轴承在进行滚动或者滑动摩擦时会带来很多影响,可以导致零件部位的热变形,如果润滑工作不到位还会造成摩擦力增大,引起严重的轴承损害现象发生,时间长了相关零件就会报废。正常、规范的润滑操作可以延长滚动轴承的使用寿命,减少主轴零件的疲劳和磨损压力,轴承的失效情况也会有明显的改善。对润滑剂的选择和润滑方法的制定研究都要经过严密的考虑,对于滚动轴承工作时的温度、磨损、振动等具体情况做一个详尽的研究分析,并且提出具有针对性、科学性的实施方案,以此来保障零件的正常运行。根据相关的资料数据显示,造成一部分轴承失效的原因就与润滑工作有关,润滑步骤操作不当会对滚动轴承直接产生不良反应,所以要合理地计算好润滑剂的用量,设计出优化性能最高的润滑计划,对润滑工作的周期做一个科学把握。
  二、对于不同时间、地点等进行的不同润滑方式主要有以下几种
  1.油润滑
  大型机械在进行工业活动时一般都处于高温高压的环境当中,使用润滑油进行滚动轴承的润滑工作是比較常见的一种方式,而润滑油的选择又分为很多种,有机械油、压缩机油、汽缸油等等,在不同的机械材质和工作情况下采用不同的润滑油,以达到更好的效果。在使用润滑油时,要严格把控好其粘度大小,这与形成润滑油膜的质量水平息息相关,在面对一定范围内的工作温度时,润滑油能够不失去其最低粘度,这样才是最好的效果,能够保证机械滚动轴承工作的顺畅安全。润滑油粘度的选择还和滚动轴承工作的转速有关,而且轴承转速和润滑油粘度最好呈负相关,而轴承所承受的负荷强度则和润滑油粘度呈正相关,视具体情况而选取不同粘度的润滑油,可以使轴承保持正常运转,提升机械工作的效率。油润滑按照系统结构、操作方式等情况的不同,可以列举出好几个润滑方式,适合不同的机械结构和材质,掌握好这些能够为滚动轴承的润滑工作提供借鉴和保障,避开轴承失效的状况。
  1.1油浴润滑
  在对滚动轴承进行润滑时,油浴润滑是比较常见而且很普遍的方式,它是直接将润滑油加入到轴承零件当中去,让润滑油随着轴承的运转而流动,完成润滑工作后再流回到油箱之中,这种润滑形式可以广泛地用于中、低速的滚动轴承中。在进行油浴润滑时,要重点注意的一点就是控制好润滑油的量,过量或者不足都不行,否则会造成机械大幅度搅动或者促使轴承失效提前到来。[1]如果不能够精准地把握好油量,那么可以借助油位指示器等工具的帮助,计算好润滑油的总量可以使其在完成润滑工作同时,延长轴承使用寿命,提升机器运行效率。
  1.2滴油润滑
  在需要润滑的零部件数量不多以及机械零件容易接触的情况下,可以采取滴油润滑的方式,一般发生在链条、齿轮等零部件的润滑工作中,可以利用润滑油自身的重力将其滴落到摩擦副上,还可以配置相应规格的注油杯。这个润滑方法适用于需油量较少的部件上,具体操作时将润滑油以滴为单位,而且滴油量控制在每秒3~8滴,不宜过多或者过于频繁,否则可能还会造成轴承部件急剧升温,引起不良影响。滴油润滑的方法并不能够广泛地适用于一切机械部件上,而是要根据具体情况做正确的选择。
  1.3循环油润滑
  循环油润滑可以防止机械中机油的老化,使滚动轴承工作环境的温度趋于低温平衡,减少因高温给轴承造成的损害。在滚动轴承的两端各设置一个小口,分别作为润滑油的入口和出口,润滑油经过轴承的时候可以带走一些热量,降低温度,而润滑油的循环利用可以有效提高资源的利用效率。这个方法适用于轴承转速较高的机械润滑工作,可以有效解决高速造成高温现象带来的问题,此外,为了不让润滑油滞留在轴承座中,润滑油出口应该要设计得比入口大,以充分带走润滑油。
  1.4喷油润滑
  喷油润滑的方法一般用于中、低转速的滚动轴承润滑工作,采用高压喷射的形式对轴承内部进行润滑,将润滑油注入到轴承中,然后润滑后的油再流进油箱,在润滑工作进行时,高压喷嘴的位置要处于轴承内圈和保持架的中间,用不低于15米每秒的喷射速度将润滑油注入轴承。这一方法可以使轴承均匀地得到润滑,增加其工作的平稳性。喷油润滑可以对润滑资源产生有效的利用,节约工作成本,有利于更好地优化资源的利用与配置,而且这是在轴承运转时进行的润滑工序操作,所以对工作人员的技术水平有一定的要求,不能够将润滑油喷到其他零部件位置上,否则不但不能达到预期的效果,可能还会造成负面影响。
  1.5油气润滑
  油气润滑是利用高压气枪等工具将压缩空气和少量润滑油形成的油雾混合物喷射到工作强度比较大的滚动轴承之中,可以快速降低机器的温度,冷却轴承的同时隔开杂质,适合高速、高温条件下的轴承润滑工作。油气润滑可以对轴承较为细小的部件位置都进行好润滑的工作,兼顾好机械轴承的各个部位,有效节约润滑材料以及提高工作效率和资源的利用效率。在高速运转下,轴承的温度急剧上升,而且高温环境下容易对零件材料产生破坏,这时就需要进行油气润滑来对轴承做一个保护措施,使其发挥出最佳的工作效果。
  2.脂润滑
  相比较下脂润滑的操作较为简易、成本比较低,近年来得到了广泛的使用,脂润滑适合在中、低速的轴承中进行操作,而且随着科技的进步,该润滑方式所需的材料种类和用途得到了创新性的进步。锂基润滑脂、钙基润滑脂等都是比较常见的润滑脂材料,包括抗磨添加剂等新型材料的出现,都可以促进脂润滑更好地发挥作用,针对不同情况的需要,可以选择功效各异的润滑材料进行操作。脂润滑方式的广泛应用在许多滚动轴承中都收到了显著的效果,在这种润滑形式下,操作人员的工作会更有效率且相对简单,适用于大多数矿用机械的维修保养工作。
  3.固体润滑
  固体润滑可以在油润滑和脂润滑兼顾不到的情况下发挥效用,在特殊的工作条件下满足润滑工作的需求,固体润滑剂可以按一定的比例添加到润滑脂或者相关工业材料中,提升材料自身的性能,以适应恶劣的环境。固体润滑剂的正确使用还可以减少轴承在运转中产生的磨损,在滚动体上形成一层润滑薄膜,更好地保护滚动轴承以及相关机械部件。
  三、总结
  如何促进矿用机械工作室的效率、减轻轴承失效带来的损失是有关工程人员和研究工作者一直思考的问题,对轴承失效情况的研究不能够浅尝辄止,不仅要对工作中出现的问题进行深入研究,还要提出对应的措施。轴承的润滑工作是一项精密又常见的维修保养工作,需要相关技术人员严格遵守工序步骤和具体要求,来完成轴承在不同情况下的润滑作业,这不仅仅是在润滑上,在一切大型机械的操作过程中,都要谨慎地走好每一步,确保工程安全进行以及提高施工的效率水平。而轴承润滑工作顺利展开则可以促进机械寿命的延长,针对不同环境进行不同形式的轴承润滑,需要每一个工作者做到深思熟虑,从工程建设的整体角度出发,利用好先进的科学技术,提升机械工作的质量和水平。
  参考文献
  [1]张倩;张志新;王亮;;基于振动测试的滚动轴承故障诊断技术进展[J];风机技术;2012年01期
来源:《中文信息》2019年2期

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