可傾瓦塊軸承.docx

可傾瓦塊軸承keqing wakuai zhoucheng可傾瓦塊軸承tilting-pad bearing 滑動軸承中的一種液體動壓軸承,由若干獨立的能繞支點擺動的瓦塊組成。按承受載荷的方向，可分為可傾瓦塊徑向軸承和可傾瓦塊推力軸承。 圖可傾瓦塊徑向軸承為可傾瓦塊徑向軸承。軸承工作時，借助潤滑油膜的流體動壓力作用在瓦面和軸頸表面間形成承載油楔，它使兩表面完全脫離接觸。油楔進口和出口處的油膜厚度1和2之比稱為間隙比，是影響瓦塊承載能力的主要參數(shù)。與最大承載能力相應(yīng)的間隙比稱為最優(yōu)間隙比,其值隨瓦寬(瓦塊的軸向尺寸)B和瓦長L之比而定,大約在23之間變化。瓦塊支點的位置應(yīng)偏于油楔的出口,其值由間隙比確定。當間隙比為2.2時，支點距瓦塊的進油邊約為 0.58L。隨著軸承工作狀況的變化，瓦面傾斜度和油膜厚度都會發(fā)生變化，但間隙比不變，始終保持設(shè)計狀態(tài)。這是可傾瓦塊軸承優(yōu)于其他成型面多油楔軸承之處。 可傾瓦塊徑向軸承的承載能力是各瓦塊承載能力的向量和。因此，它比單油楔液體動壓徑向軸承的承載能力低，但回轉(zhuǎn)精度高，穩(wěn)定性能好，廣泛用于高速輕載的機械中，如汽輪機和磨床等。瓦塊數(shù)目一般為36。瓦塊的布置方式有載荷正對相鄰?fù)邏K支點之間和載荷正對某一瓦塊支點兩種。若載荷相同，后者軸的偏心率較?。蝗舫惺茌d荷最大的瓦面最小油膜厚度相同，前者承載能力高、功耗小、溫升低。 可傾瓦塊推力軸承的承載能力是各瓦塊承載能力之和。瓦塊數(shù)目最少為 3塊。對于瓦塊數(shù)目較多的大型推力軸承，各瓦塊間載荷的均衡十分重要（見推力滑動軸承）。油膜渦動：油膜的楔形按油的平均流速繞軸瓦中心運動的現(xiàn)象稱為油膜渦動，因其平均速度為軸頸圓周速度的一半，故又稱為半速渦動。機理：油潤滑滑動軸承工作時，以薄的油膜支承軸頸。在軸瓦表面的油膜速度為零（軸瓦靜止），而在軸頸表面的油膜速度與軸頸表面相同（軸頸高速旋轉(zhuǎn)）。因此，不論在圓周上的任何剖面，油膜的平均速度均為軸頸圓周速度的一半。 軸頸高速旋轉(zhuǎn)時，油膜厚度隨楔形變化，但油的平均流速卻相對不變。由于油的不可壓縮性，多出的油將從軸承兩端流出，或者油膜的楔形按油的平均流速繞軸瓦中心運動。如何診斷油膜渦動引起的振動？診斷油膜渦動可從以下的振動特征來判斷：（1）油膜渦動的特征頻率為略小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的1/2，并隨轉(zhuǎn)速的升高而升高，常伴有1倍頻；（2）振動較穩(wěn)定，次諧波振幅隨工作轉(zhuǎn)速的升高而升高；（3）相位較穩(wěn)定；（4）軸心軌跡為雙環(huán)橢圓，進動方向為正進動；（5）對軸承潤滑油的溫度、粘度和壓力變化敏感。怎樣消除？當前在生產(chǎn)中，可通過以下途徑來消除油膜渦動：（1）從結(jié)構(gòu)上，保證軸頸相對于軸瓦處于較大的偏心下工作；（2）采用抑振性能比較好的軸承，如可傾瓦軸承；（3）現(xiàn)場出現(xiàn)問題時，降低潤滑油溫度，作為應(yīng)急措施也是行為之有滑動 滑動軸承軸承（sliding bearing），在滑動摩擦下工作的軸承。滑動軸承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)而在其內(nèi)表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為滑動軸承材料。常用的滑動軸承材料有軸承合金（又叫巴氏合金或白合金）、耐磨鑄鐵、銅基和鋁基合金、粉末冶金材料、塑料、橡膠、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（PTFE）、改性聚甲醛（POM）、等。滑動軸承應(yīng)用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運轉(zhuǎn)部位。 滑動軸承-分類 滑動軸承種類很多。按能承受載荷的方向可分為徑向（向心）滑動軸承和推力（軸向）滑動軸承兩類。按潤滑劑種類可分為油潤滑軸承、脂潤滑軸承、水潤滑軸承、氣體軸承、固體潤滑軸承、磁流體軸承和電磁軸承7類。按潤滑膜厚度可分為薄膜潤滑軸承和厚膜潤滑軸承兩類。按軸瓦材料可分為青銅軸承、鑄鐵軸承、塑料軸承、寶石軸承、粉末冶金軸承、自潤滑軸承和含油軸承等。按軸瓦結(jié)構(gòu)可分為圓軸承、橢圓軸承、三油葉軸承、階梯面軸承、可傾瓦軸承和箔軸承等?；瑒虞S承-軸瓦結(jié)構(gòu)和軸承材料 軸瓦分為剖分式和整體式結(jié)構(gòu)。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)，常在其內(nèi)徑面上澆鑄一層或兩層減摩材料，通常稱為軸承襯，所以軸瓦又有雙金屬軸瓦和三金屬軸瓦。 軸承材料 軸瓦或軸承是 動軸承的重要零件，軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。由于軸瓦或軸承襯與軸頸直接接觸，一般軸頸部分比較耐磨，因此軸瓦的主要失效形式是磨損。軸瓦的磨損與軸頸的材料、軸瓦自身材料、潤滑劑和潤滑狀態(tài)直接相關(guān)，選擇軸瓦材料應(yīng)綜合考慮這些因素，以提高滑動軸承的使用壽命和工作性能。 軸承的材料有 1 金屬材料，如軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金等； 2 多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金材料）； 3非金屬材料。其中： 軸承合金：軸承合金又稱白合金，主要是錫、鉛、銻或其它金屬的合金，由于其耐磨型好、塑性高、跑合性能好、導熱性好和抗膠和性好及與油的吸附性好，故適用于重載、高速情況下，軸承合金的強度較小，價格較貴，使用時必須澆筑在青銅、鋼帶或鑄鐵的軸瓦上，形成較薄的涂層。 多孔質(zhì)金屬材料：多孔質(zhì)金屬是一種粉末材料，它具有多孔組織，若將其浸在潤滑油中，使微孔中充滿潤滑油，變成了含油軸承，具有自潤滑性能。多孔質(zhì)金屬材料的韌性小，只適應(yīng)于平穩(wěn)的無沖擊載荷及中、小速度情況下。 軸承塑料：常用的軸承塑料有酚醛塑料、尼龍、聚四氟乙烯等，塑料軸承有較大的抗壓強度和耐磨性，可用油和水潤滑，也有自潤滑性能，但導熱性差。 滑動軸承-主要故障 滑動軸承在工作時由于軸頸與軸瓦的接觸會產(chǎn)生摩擦，導致表面發(fā)熱、磨損甚而“咬死”，所以在設(shè)計軸承時，應(yīng)選用減摩性好的滑動軸承材料制造軸瓦，選擇合適的潤滑劑并采用合適的供應(yīng)方法，改善軸承的結(jié)構(gòu)以獲得厚膜潤滑等。 1 、瓦面腐蝕：光譜分析發(fā)現(xiàn)有色金屬元素濃度異常；鐵譜中出現(xiàn)了許多有色金屬成分的亞微米級磨損顆粒；潤滑油水分超標、酸值超標。 2 、軸頸表面腐蝕：光譜分析發(fā)現(xiàn)鐵元素濃度異常，鐵譜中有許多鐵成分的亞微米顆粒，潤滑油水分超標或酸值超標。 3 、軸頸表面拉傷：鐵譜中有鐵系切削磨?；蚝谏趸镱w粒，金屬表面存在回火色。 4、 瓦背微動磨損：光譜分析發(fā)現(xiàn)鐵濃度異常，鐵譜中有許多鐵成分亞微米磨損顆粒， 潤滑油水分及酸值異常。 5 、軸承表面拉傷：鐵譜中發(fā)現(xiàn)有切削磨粒，磨粒成分為有色金屬。 6 、瓦面剝落：鐵譜中發(fā)現(xiàn)有許多大尺寸的疲勞剝落合金磨損顆粒、層狀磨粒。 7 、軸承燒瓦：鐵譜中有較多大尺寸的合金磨粒及黑色金屬氧化物。 滑動軸承-結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題 滑動軸承是面接 滑動軸承觸的，所以接觸面間要保持一定的油膜，因此設(shè)計時應(yīng)注意以下這幾個問題：1、要使油膜能順利地進入摩擦表面。 2、油應(yīng)從非承載面區(qū)進入軸承。 3、不要使全環(huán)油槽開在軸承中部。 4、如油瓦，接縫處開油溝。 5、要使油環(huán)給油充分可靠。 6、加油孔不要被堵。 7、不要形成油不流動區(qū)。 8、防止出現(xiàn)切斷油膜的銳邊和棱角。 滑動軸承-性能與選用 滑動軸承也可用潤滑脂來潤滑，在選擇潤滑脂時應(yīng)考慮下列幾點： (1）軸承載荷大，轉(zhuǎn)速低時，應(yīng)選擇錐入度小的潤滑脂，反之要選擇錐入度大的。高速軸承選用錐入度小些、機械安定性好的潤滑脂。特別注意的是潤滑脂的基礎(chǔ)油的粘度要低一些。 (2）選擇的潤滑脂的滴點一般高于工作溫度20-30，在高溫連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，注意不要超過潤滑脂的允許使用溫度范圍。 (3）滑動軸承在水淋或潮濕環(huán)境里工作時，應(yīng)選擇抗水性能好的鈣基、鋁基或鋰基潤滑脂。 (4）選用具有較好粘附性的潤滑脂。 2、滑動軸承用 滑動軸承潤滑脂的選擇： 載荷1MPa，軸頸圓周速度1m/s以下，最高工作溫度75，選用3號鈣基脂； 載荷1-6.5MPa，軸頸圓周速度0.5-5m/s，最高工作溫度55，選用2號鈣基脂； 載荷6.5MPa，軸頸圓周速度0.5m/s以下，最高工作溫度75，選用3號鈣基脂； 載荷6.5MPa，軸頸圓周速度0.5-5m/s，最高工作溫度120， 選用2號鋰基脂； 載荷6.5MPa，軸頸圓周速度0.5m/s以下，最高工作溫度110，選用2號鈣-鈉基脂； 載荷1-6.5MPa，軸頸圓周速度1m/s以下，最高工作溫度50-100，選用2號鋰基脂； 載荷5MPa 軸頸圓周速度0.5m/s，最高工作溫度60，選用2號壓延機脂； 在潮濕環(huán)境下，溫度在75-120的條件下，應(yīng)考慮用鈣-鈉基脂潤滑脂。在潮濕環(huán)境下，工作溫度在75以下，沒有3號鈣基脂，也可用鋁基脂。工作溫度在110-120時，可用鋰基脂或鋇基脂。集中潤滑時，稠度要小些。 3、滑動軸承用潤滑脂的潤滑周期： 偶然工作，不重要零件：軸轉(zhuǎn)速200r/min，潤滑周期5天一次；軸轉(zhuǎn)速200r/min，潤滑周期3天一次。 間斷工作：軸轉(zhuǎn)速200r/min，潤滑周期2天一次；軸轉(zhuǎn)速200r/min，潤滑周期1天一次。 連續(xù)工作，工作溫度小于40：軸轉(zhuǎn)速200r/min，潤滑周期1天一次；軸轉(zhuǎn)速200r/min，潤滑周期每班一次。 連續(xù)工作，工作溫度40-100：軸轉(zhuǎn)速200r/min，潤滑周期每班一次；軸轉(zhuǎn)速200r/min，潤滑周期每班二次。 滑動軸承-刮研的技術(shù)要求 基本要求 既要使軸頸與滑動軸承均勻細密接觸，又要有一定的配合間隙。 接觸角 是指軸頸與滑動軸承的接觸面所對的圓心角。接觸角不可太大也不可太小。接觸角太小會使滑動軸承壓強增加，嚴重時會使滑動軸承產(chǎn)生較大的變形，加速磨損，縮短使用壽命；接觸角太大，會影響油膜的形成，得不到良好的液體潤滑。 試驗研 滑動軸承究表明，滑動軸承接觸角的極限是120。當滑動軸承磨損到這一接觸角時，液體潤滑就要破壞。因此再不影響滑動軸承受壓條件的前提下，接觸角愈小愈好。從摩擦力距的理論分析，當接觸角為60時，摩擦力矩最小，因此建議，對轉(zhuǎn)速高于500r/min的滑動軸承，接觸角采用60，轉(zhuǎn)速低于500r/min的滑動軸承，接觸角可以采用90，也可以采用60。 接觸點 軸頸與滑動軸承表面的實際接觸情況，可用單位面積上的實際接觸點數(shù)來表示。接觸點愈多、愈細、愈均勻，表示滑動軸承刮研的愈好，反之，則表示滑動軸承刮研的不好。一般說來接觸點愈細密愈多，刮研難度也愈大。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)滑動軸承的性能和工作條件來確定接觸點，下表所列資料可供參考： 滑動軸承轉(zhuǎn)速 （r/min） 接觸點 （每2525毫米面積上的接觸點數(shù)） 100以下 35 100500 1015 5001000 1520 10002000 20252000以上 25以上 級和級精度的機械可采用上表數(shù)據(jù)，級精度的機械可按上表數(shù)據(jù)減半。 滑動軸承-參考資料 1./content/2006-11-02/521.html 2./content/2007-05-25/10607.html 3./content/2007-04-21/8732.html 4./content/2007-02-28/5827.html 5./content/2007-02-07/5597.html 1可傾瓦的結(jié)構(gòu)與特點可傾瓦通常由35塊或更多塊能在支點上自由傾斜的弧形巴氏合金瓦塊組成。瓦塊在工作時可以隨轉(zhuǎn)速、載荷及軸承溫度的不同而自由擺動，在軸徑四周形成多個油楔。每一塊瓦塊通過其背面的球面銷及墊片支撐在軸承套中，瓦塊可以繞其球面支撐銷擺動；軸承中分面上部瓦塊、背面分別裝有彈簧，從瓦塊一端壓迫瓦塊，人為地建立油楔。潤滑油從各瓦塊之間的間隙進入軸承，從軸承的兩端油封環(huán)開孔處排出。如果忽略瓦塊的慣性，支點的磨擦力及油膜剪切內(nèi)磨擦力等的影響，每個瓦塊作用到軸徑上的油膜作用力總是通過軸徑的中心，不會產(chǎn)生引起軸徑渦動的失穩(wěn)力，因此具有較高的穩(wěn)定性，理論上可以完全避免油膜震蕩的產(chǎn)生。另外，由于瓦塊可以自由擺動增加了支撐柔性，還具有吸收轉(zhuǎn)軸振動能量的能力，即具有很好的減振性?？蓛A瓦剖面圖如圖1所示。可傾瓦有許多優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝檢修較困難、成本較高等是可傾瓦的不足之處。但是，隨著大功率機組軸承在穩(wěn)定性、功耗及承載力等方面的要求愈來愈高，可傾瓦正在被越來越多的大功率機組采用?？蓛A瓦軸承在穩(wěn)定性、承載力及功耗等性能方面均居各種支持軸承之首，三油楔軸承、橢圓軸承次之，圓筒形軸承最差。2可傾瓦的問題及處理a. 1999-01-28，#1機組大修發(fā)現(xiàn)：#1軸承各瓦塊調(diào)整墊片凸面磨損較嚴重，磨成了平面；#2軸承下瓦B側(cè)調(diào)整墊片被振碎。處理：更換全部調(diào)整墊片，測量，配瓦。b. 1999-12-09，#2機組大修中發(fā)現(xiàn)，#2瓦下瓦塊溫度探頭穿透烏金，調(diào)整墊片磨損嚴重。處理：更換新瓦塊、調(diào)整墊片，重新配瓦。c. 2001-01-24，#4機組大修，發(fā)現(xiàn)#1瓦烏金磨損嚴重，4個瓦塊溫度探頭穿透烏金。處理：更換新瓦塊、調(diào)整墊片，重新配瓦。d. 2002-01-16，#1機組因發(fā)電機碳刷滑環(huán)絕緣著火停機。造成#2瓦烏金堆積，下瓦烏金碾壓嚴重，中分面與軸徑間有烏金堆積。處理：修刮烏金，測量墊片厚度，重新配墊片。e. 2002-10-01，#1機組大修，#2瓦烏金接觸不好，瓦振動較大。處理：更換4塊新瓦塊以及調(diào)整墊片、彈簧，重新配瓦。通過大修和搶修，向哈爾濱汽輪機廠學習了可傾瓦的調(diào)整及配瓦工藝，并在以后的檢修中實踐使用，積累了一定經(jīng)驗。根據(jù)經(jīng)驗，可傾瓦的缺陷主要有：瓦塊烏金磨損嚴重需要更換瓦塊；調(diào)整墊片或銷磨損嚴重，凸面磨損或墊片碎裂需要更換新銷與墊片；機組大修找中心軸瓦位置需要大幅調(diào)整，軸承墊鐵接觸不良，振動大等。其中前兩者均屬于更換新配件，歸為可傾瓦的配瓦；后者屬于在原有基礎(chǔ)上的調(diào)整、刮研，歸為可傾瓦的調(diào)整。3可傾瓦的檢修3.1配瓦可傾瓦的配瓦原則是：瓦塊烏金接觸良好；各瓦塊與軸心對正要好，瓦塊對中偏差不能超過0.02 mm，即4個瓦塊的烏金面相對軸心距離偏差不能超過0.02 mm。3.1.1準備工作不管是更換新瓦塊、銷還是調(diào)整墊片，都需要重新測量、計算，重新配瓦。可傾瓦烏金一般是廠家加工好的，表面不會有太大刮研量。在簡單修刮烏金接觸合格后，清理新瓦塊、新墊片、新銷及瓦殼，特別是瓦殼體與瓦塊之間調(diào)整墊片和銷的凹槽。要清理所有污垢，不允許有毛刺。最后用酒精擦拭干凈。3.1.2測量測量工具是針對某種可傾瓦的專用量具：一個帶有標準厚度墊片的深度尺，墊片大小應(yīng)能寬松地放入凹坑內(nèi)；一個專用千分尺，它是根據(jù)所測量可傾瓦瓦塊厚度定做的，可保證量程在瓦塊厚度以上100 mm以內(nèi)，且張口大小、測爪長度能測量可傾瓦瓦塊中間帶墊片的總厚度。測量目的是保證4瓦塊與軸心距離相等，通過調(diào)整平墊片的厚度來調(diào)整偏差值。3.1.3計算以西電#1軸承為例說明測量與計算過程，配瓦計算時參見圖2。a. 按圖紙查得以下標準數(shù)據(jù)備用：#1瓦殼體內(nèi)徑（463.550.05）mm，則半徑r1=231.77 mm；瓦塊內(nèi)徑（304.8+0.05） mm，則半徑r2=152.4 mm。b. 用記號筆將4塊瓦塊、瓦殼體凹窩以及各自配套墊片、銷編號，并做記錄，如分別記作：1-1、2-2、3-3、4-4，以免混淆。c. 測量1-1殼體凹窩的深度。將標準墊片（厚度為8.8 mm）放入凹窩內(nèi)，用深度尺測量，顯示深度9.91 mm。則殼體凹窩深度為（9.91+8.8）mm，做好記錄。d. 將帶凸起的銷子放入瓦塊凹窩內(nèi)，用千分尺測量銷子與瓦塊的總厚度。測量需有經(jīng)驗人員進行，測出最高點數(shù)值即為總厚度m。記作m=瓦塊厚度+銷子厚度=86.9mm。e. 計算平墊片的厚度。1-1=殼體凹窩深度+殼體半徑r1-瓦塊與銷子厚度m-瓦塊半徑r2=9.91+8.8+231.77-86.9-152.4=11.18 mm。f. 同樣求出2-2、3-3、4-4。根據(jù)數(shù)據(jù)修磨平墊片的厚度，將4個平墊片的厚度之差調(diào)整到0.02 mm以內(nèi)即可。 3.1.4注意事項a. 測量手法要一致，4塊瓦塊要由同一個有經(jīng)驗的人員測量。b. 測量前要校對好千分尺和深度尺；使用前應(yīng)擦凈千分尺和深度尺的測量面，當測量面與工件接觸后必須使用棘輪；使用后，將測量面擦凈，兩測量面不應(yīng)接觸。c. 測量前一定要將各部位清理干凈，不能有毛刺。d. 做好各瓦塊、墊片的測量記錄，不可混淆。3.2可傾瓦的調(diào)整與墊鐵刮研檢修中如果發(fā)現(xiàn)墊鐵接觸不好，就要進行刮研。如果在軸系找中心時，可傾瓦上下或左右的調(diào)整量較大，則除對墊鐵進行調(diào)整外還要進行刮