申克秤空气轴承磨损修复

刘成宝

（沂州集团沂州工业园 山东临沂）

一、问题

沂州集团沂州工业园水泥公司为2500 t/d的干法回转窑生产线，2005年投产使用，回转窑窑头、窑尾煤粉计量采用的德国申克秤，规格型号K40。2012年4月，窑头申克秤的计量秤经常出现波动引起跳停，因秤内部有波动大自锁保护装置，多次引起跳停，给定为7 t，但下料计量反馈会在3～12 t波动。联系厂家服务人员，经厂家工程师对现场软件程序检测，控制仪器及系统反馈正常，怀疑是设备本身零部件磨损。

解体检查发现，申克秤的核心部件空气轴承主轴外镀陶瓷磨损，间隙已达0.4 mm，且有多道划痕，减速机箱体内几套轴承间隙也过大。

根据空气轴承技术要求，空气轴承配合间隙应为0.04～0.06 mm才可以形成空气轴承，轴与轴套之间互不接触。如果磨损超出这个范围，尤其是现在间隙磨损到0.4 mm，形不成空气轴承了，会造成轴与轴套之间间隙偏移，轴与轴套产生摩擦，导致计量轮受力不均匀，运行不平衡，造成给料反馈波动，这就是造成计量秤波动和保护跳停的原因。

联系申克秤服务处得知，如维修需整机拆下送回德国总部，至少也要一个多月。如购买主轴和轴套配件修复，该型号已停产，无相关配件。如更换为K50型号的计量秤，报价67万元，供货期至少一个月。

经过分析，减速箱轴承间隙过大是小问题，按原型号和厂家（FAG）购买来更换就是了，关键是空气轴承外镀陶瓷主轴的磨损超差，既然空气轴承主轴与轴套间隙过大，就要恢复主轴与轴套间隙，使其在技术要求范围内。该空气轴承是在钢主轴外镀厚度1 mm的陶瓷，与空气主轴配合的轴套为上下两部分，中间为压缩空气通道，要求间隙严格控制在0.04～0.06 mm（图1），轴与轴套共同构成了空气轴承。

二、修复方案

（1）将主轴套孔采用内孔磨床磨修复圆。按修磨圆后孔的尺寸将陶瓷主轴烤瓷后外圆磨削修复至配合尺寸。

（2）空气陶瓷主轴用外圆磨床磨修圆，根据主轴磨修尺寸，将主轴套孔车大至配合间隙4 mm后精磨修，再加内孔套（热装）后磨修至配合尺寸。

图1 空气轴承结构

（3）将空气陶瓷主轴用外圆磨将陶瓷全部磨去修圆，根据修磨后的尺寸，将轴套孔加工磨修圆至主轴尺寸+（2～3）mm。再将主轴原轴承部位加上聚四氟乙稀轴套，根据孔修磨尺寸，将主轴加工修磨至配合尺寸保证轴与孔间隙在0.04～0.06 mm要求范围内。

比较以上方案，第一种最理想，但烤瓷修复工艺操作，限于单位情况无法实施。第二种方案加工轴孔，因为轴套为上下两部分。轴套修复工艺复杂，难度大，精度难掌握，但主轴可以保留原陶瓷材料。第三种方案，加工工艺可靠，但去陶瓷后采用聚四氟乙稀材料没把握。此后经过考察咨询，现在的各类型申克秤的主轴采用聚四氟乙稀材料的也不在少数，许多精密机床上的空气主轴也采用的聚四氟乙烯轴套工艺，因此选用第三种修复方案具有优势。

修复过程中注意到一个细节，轴套磨修后需拆开清理风道，而上下两部分轴套原为螺钉固定，固定尺寸不准确，装配后会出现不同轴情况。要达到同心，需加工配合尺寸和精度很高的定位芯轴才能保证装配精度，为避免此情况发生，在拆卸前采取在上下轴套上先钻两个3 mm的定位孔并配车定位销的方法，保证了装配定位精度。

技术人员怀疑聚四氟乙烯的硬度和耐磨性达不到陶瓷的性能，分析后认为，因空气轴承的轴套一周是间隙均匀的压缩空气气垫，运转时理论上认为轴与轴套之间基本不接触，在保证主轴在轴套间的同轴度运转及周围压缩空气等压的情况下，理论上空气轴承是不会产生轴与轴套的接触磨损的，与轴的硬度高低关系不大，采用聚四氟材料可行。

在维修过程中，严格按照制定的修复工艺及步骤去实施，从解体、修复、装配、调整，共计用了3天时间，修复后使用至今运行正常。期间在2012年12月和2013年7月停窑检修期间进行了解体检查，聚四氟乙烯套几乎无磨损，符合修复前的推断，修复相当成功。