乳化分散机搅拌轴故障分析与修复

官奇志

（韶关比亚迪实业有限公司，广东韶关 512040）

1 故障现象

1台日本PRIMIX公司生产的乳化分散机，使用一段时间后，先出现到高转速噪声大，后出现主轴提速受阻且严重发热现象。

2 乳化分散机结构组成及技术参数

（1）乳化分散机由电机、联轴器、轴承箱、密封箱、溢流容器、升降台、冷却管等部件组成（图1）。AC380 V、3相、50 Hz电源；55 kW、4 P、全闭水冷型电机；最高圆周速度50 m/s；同步转速6282 r/min。

（2）旋转轴轴承箱内轴承配对方式。两组各2个角轴承 （7011）DT 组配，2个DT组配间背对背组合，即QBC型组合，如图2所示。

（3）搅拌部结构如图3所示。

（4）P筒形轮如图 4所示。

3 故障分析与处理

3.1 检查轴承箱

拆出轴承后发现轴承外圈有转动痕迹，表明轴承在使用中出现松动，该组轴承已达不到配合精度，需要更换。准备工作：查询生产厂家提供的轴承预紧力数值，日本厂家提供的7011 C轴承预紧力为微预紧100 N、轻预紧200 N、中预紧490 N、重预紧980N，分散机轴承箱装配可选轻预紧200 N。正确选择预紧力后确定合适的内外隔套，重点检查轴承箱内两端轴承座孔的同轴度误差、轴承外圈与座孔是否有配合间隙。

图1 分散机结构示意

图2 轴承配对方式

3.2 检查内外隔套

两套轴承之间放入宽度不等的内隔套和外隔套，造成轴承内外环轴向错位，以保证两套轴承的预紧力为定值。QBC型轴承组合有4套轴承，对相关间隙的一致性要求较高。如果选择配对轴承，必须选配两组配对的4个轴承的轴向游隙相同，外径尺寸相同，还要适当的定向装配。原厂用的是选配轴承 7011UC P5（NTN），并加工了轴承内外环宽度，使轴承内外径尺寸相同、轴向径向间隙几乎一致。原配内外隔套宽度相差0.1 mm（外隔套长），根据原装配置可以把轴承的精度提高到P4级，选万能轴承，省去难度大的轴承配修工艺。选用7011UC G/GL P4（NTN）轴承，保证径向、轴向尺寸的一致性，保证4套轴承的预紧力为一定值。内外隔套宽度差采用感觉法测定，如图5示，用大拇指和食指来回拉动外隔套，与用小棒（焊条）推动内隔套的力做比较，哪一个需要用较大的力，就说明哪个隔套较厚，取下厚隔套研磨，直至感觉这两个力相等即可，隔套两端面的平行度误差应＜0.002 mm。

图3 搅拌部装配示意

图4 P筒形轮

图5 内外隔套宽度差的测定

3.3 检查配合尺寸

角轴承的特点是成对使用，通过调整间隙机构，消除轴向间隙实现预紧，使角轴承内外环和滚动体相接触部位受力产生一定的弹性变形，即初变形，其过盈量约3 μm。滚动体与内外环滚道的接触面积得到增大，当轴端受外载径向、轴向受力时，不会对轴的回转精度产生较大影响，从而提高支承系统的刚度。角轴承配合的目标值：轴承内径与轴颈配合的目标过盈量为0～3 μm，轴承座孔与Φ90轴承外径的目标间隙量为3～9 μm。

3.4 检查轴承座箱体、配合轴颈

经三坐标测量，轴承座两端轴承孔同轴度为5 μm；轴承座孔与轴承外径的间隙3～7 μm；轴承内圈与配合轴颈的过盈量2 μm，判断轴承座与轴颈合格。准备工作完成后，彻底清洗装配零件，切忌用压缩空气吹动轴承，以防止灰尘或管道内的赃物进入轴承滚道,总装配应在2 h内装完。

3.5 高速噪声

搅拌轴总成装配好后，要进行动平衡试机。现场动平衡试机的目的，消除质量不平衡，减少振动，降低噪声。

（1）测量仪器。德国申克SCHENCK动平衡仪，灵敏度55 mv/g。在P筒形轮外径的不同相位角测试，测得转速6000 r/min时，不平衡烈度6.445 mm/s；转速4500 r/min时，不平衡烈度4.675 mm/s。搅拌轴总成要求达到G2.5的动平衡品级要求，上述不平衡烈度超差，需修复。

（2）修正方法。主轴制作时已达到动平衡评级要求，修正P筒形轮，借助动平衡仪确定试机时的相对位置（图6）、如在151°～152°位置加1.6～1.447 g橡皮泥，如运转测量合适，就要在180°反相位处去除尽量相近的不平衡量质量。按不平衡量公式代入相关数据计算，然后在对应位置去除计算得出的质量，反复几次，直到满足要求。修复后，转速6000 r/min时，搅拌总成的不平衡烈度由6.445 mm/s减小到1.77 mm/s；转速4500 r/min时，不平衡烈度由4.675 mm/s减小到1.65 mm/s，达到了G2.5的动平衡品级要求。

（3）磨合。搅拌部总成完成动平衡修正后，要进行磨合运行，以圆周速度10 m/s运行，轴承箱外部温度稳定后，将圆周速度提高到20 m/s，磨合运行至温度稳定为止。按此步骤，依次磨合运行到圆周速度 30 m/s，40 m/s，50m/s，整个过程温升＜25℃。磨合完成后，试水、浆料的正常搅拌。

图6 修正P筒形轮

4 结语

企业购买国外设备进行生产加工，设备采购费用和后期维护成本较高，通过技术的消化吸收，达到自行维护使用的程度。在原设备基础上，结合自身工艺特色，改良设计符合自己工艺特点的非标设备，不但可以节省费用，工艺水平也会得到提高。