斗轮机回转轴承损坏原因分析及维护策略

2023-03-22张琦昊

中国设备工程 2023年4期

关键词：轮机润滑脂悬臂

张琦昊

（内蒙古伊泰呼准铁路有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017000）

回转轴承是斗轮机的重要组成部分，是回转机构正常运行的枢纽，其工作状态直接影响整个器械的正常工作，关乎作业人员的安全。而且斗轮机等大型器械拆装不便，维修费用昂贵。因此，在日常作业期间加强回转轴承检修维护，及时避免故障的发生十分必要。

1 斗轮机回转轴承

1.1 斗轮机

斗轮机是集堆料、取料功能于一体的大型装卸装置，主要由斗轮机构、回转机构、行走机构、润滑系统、门座、主机平台、电缆卷筒、尾车、配重架、配重组、后拉杆、转盘、前拉杆、司机室、前臂架等组成。

1.2 斗轮机回转机构

斗轮机回转机构是维持斗轮机正常运行的核心部件，主要由回转轴承、制动器、机座、齿轮、回转驱动器和紧固件组成。其中回转机构安装在门座和转盘之间。上座圈上部支撑转盘，上座圈下部与回转轴承内圈相联。下座圈上部与带外齿的回转轴承外圈相联。回转驱动装置则安装在转盘后部，驱动齿轮与回转轴承外齿相啮合，启动电动机，转盘会相对门座进行回转，进而实现回转机构的正常运行。

1.3 斗轮机回转轴承

斗轮机回转轴承是斗轮机的核心组成，从受力分析角度来看，回转轴承不仅需要承担回转机构自身重量和承载负荷，还需要承受径向冲击力和倾翻力矩。由于斗轮机正常工作时都需要使用吊车，这就导致回转轴承在材料移动时承受动载荷。而且，在浇筑生产时，满负载钢包和空钢包交替时，同样会使回转机构承担最大偏载，回转轴承即会承担大的倾翻力矩。

2 斗轮机回转轴承损坏的常见形式和原因分析

2.1 斗轮机回转轴承损坏的常见形式

（1）接触疲劳失效。在长期应力作用下，回转轴承表面材料由最开始的疲劳裂纹逐渐变成材料脱落。

（2）磨损失效。回转轴承表面因长期摩擦导致轴承表面布满凹痕，再加上有外来颗粒进到轴承工作面上，或是金属碎屑与工作表面产生相对摩擦，从而导致工作表面出现犁状擦痕。

（3）腐蚀失效。回转轴承在工作中接触到带有腐蚀性的物质，从而导致其表面出现腐蚀，甚至出现锈迹。

（4）断裂失效。由于回转轴承本身制作材料或是工作期间载荷过大等原因导轴承断裂。

（5）游隙变化失效。回转轴承在工作中受环境和自身因素导致轴承尺寸精度降低，影响其正常回转运行。

2.2 原因分析

结合回转轴承工作实际情况整理斗轮机回转轴承损坏的原因主要有以下几种。

（1）材料疲劳。为保证回转轴承的使用性能和寿命，轴承外圈和内圈常采用丁腈橡胶密封，相较其他密封方式，具有耐磨耐油性良好的优点，但同样也具有耐低温性能差和弹性低的缺点，这就导致回转轴承密封在斗轮机长期作业期间，受到外界环境和自身原因出现摩擦损坏。与此同时，当工作人员向其中注入新油时，由于密封不严会导致部分旧油被挤出，导致密封漏洞进一步扩大，对轴承密封造成负面影响。不仅会导致润油脂和空气中的氧气、水充分接触，加速其氧化，还会导致轴承内部润滑油量不足，弱化其润滑性能，对回转轴承的保护失效，从而影响斗轮机使用性能。

（2）润滑不良。润滑不良主要表现为润滑脂选择不合理和润滑保养不到位。其中前者是一个专业性较高的工作，科学、合理选择润滑脂对斗轮机维修使用至关重要，是延长其使用寿命，提高使用性能，降低堆取成本的重要环节。斗轮机是户外大型作业器械，长期工作在高温、严寒和水油污染的环境中，润滑脂正确选择可以在一定程度上削弱不良环境对斗轮机工作的负面影响。但同样地，一旦润滑脂选择不当，很可能对回转轴承造成较为严重的损坏。后者是工作单位疏于管理导致斗轮机回转轴承出现损坏。斗轮机在长期堆取料作业时，回转轴承会始终处于高负荷运行状态，此时，良好的润滑是回转轴承正常运转的保障。但由于工作人员对轴承润滑保养不到位，很容易造成轴承高温，加速磨损。而且长期高温运转还会产生油泥，阻碍新油进入轴承内部，造成其内部缺油，导致轴承出现磨损。

历史总有惊人的相似之处，大儒孟子曾说：“故天将降大任于是人也，必先苦其心志，劳其筋骨……曾益其所不能。”习近平的七年知青岁月，为这句至理名言提供了完美的诠释。

（3）处理不当。斗轮机运行是人工作业，当工作人员堆取材料时，如果因主客观原因导致悬臂未到达指定位置，很容易损坏斗轮，甚至使中部回转轴承瞬间过载，受到较大的冲击载荷，致使回转轴承发生损坏。而且如果斗轮机堆取材料时下降高度低于标准高度，很容易使斗轮陷入煤堆，加大斗轮，悬臂、回转轴承的受力，超过后部配重的重量，加大中部回转轴承的倾覆力矩，加剧轴承的磨损。另外，地基下沉轨道不平处理不当同样会加剧回转轴承磨损。轨道地基部分地段周边积水严重，造成地基下沉，轨道较另外一侧偏低，轨道的高低不平，致使斗轮机门座倾斜，回转轴承不在水平位置，失去平衡的悬臂在作业时加大倾覆力矩，致使滚珠承受较大受力，可能出现点蚀、剥落或伤痕，长时间运转造成轴承损坏。

（4）污染。污染是指斗轮机作业环境中的煤粉、粉尘等进入轴承内部污染润滑脂，弱化润滑脂功效，造成轴承磨损。斗轮机在作业期间，由于工作人员忽视等主客观原因，导致回转轴承下部和挡灰板上有大量煤粉堆积，煤粉在悬臂回转时很容易掉进轴承内部，增大润滑脂黏稠度，减少基础油的比例，使润滑脂失效，甚至会使轴承出现高温焦结现象，进而导致轴承内外圈和滚动体直接接触、摩擦，造成轴承磨损。除此之外，雨水等流入轴承内部同样会污染润滑脂，影响其润滑性能。如果工作人员在斗轮机作业时，未按要求安装挡灰板，或是潮湿环境下作业安排不合理，导致雨水流入轴承内部，一方面，会弱化润滑脂西能；另一方面，也会造成轴承表面电蚀磨损。而且还会冲刷润滑油，使轴承内部缺油，加剧磨损。另外，当雨水与轴承外部煤粉混合黏结在一起时，会造成轴承上部负载增加，增大轴承断裂的概率。

（5）安装不当。安装不当主要体现在地脚固定螺栓未拧紧、安装轴承前轴承箱内的碎片，异物没有清除干净、轴肩摩擦到轴承密封盖，轴肩部直径不正确与保持架摩擦、不正确的安装，用锤直接敲击在轴承上、紧定套被过分锁紧或没有锁紧等，上述安装问题都会导致回转轴承在回转运行期间出现震动、噪音和较大磨损。

3 斗轮机回转轴承损坏的维护策略

3.1 材料疲劳造成轴承损坏的维护策略

回转轴承密封是丁腈橡胶密封，时间长容易老化、变硬甚至开裂，尺寸发生变化，由于旧油的泄漏挤压密封，导致密封脱落，起不到密封作用。针对密封损坏，检修主管单位应该每隔半年检查一次，如有橡胶密封损坏及时上报主管单位，并及时选择更换新密封。对回转轴承附近堆煤情况严重的设备，最好在密封条上部加装挡灰板，对密封起到保护作用，防止煤灰落入密封上，防止过多的集煤进入轴承内部，并加强挡灰板日常检查。

而且，为了避免回转轴承齿面磨损或黏结，保护外齿面，使其获得良好的工作性能，使用自动单点齿面润滑，有效减少齿面磨损，很大程度上减缓了回转轴承外齿面的疲劳剥落，使用集中润滑从分配器上引出一开路油管，回转轴承运转过程中引出的油管会均匀地润滑外齿的接触面，在齿与齿咬合过程中形成一层保护膜，防止齿之间咬合时发生黏结。这种单点齿面润滑保护了外齿的接触面。充分利用现有的润滑技术，进行创新改进，避免或减少回转轴承设备发生劣化或不正常磨损，延缓劣化速度，延长使用寿命。

3.2 润滑不良造成轴承损坏的维护策略

3.2.1 正确选择润滑脂

3.2.2 加强润滑保养

润滑保养是延长回转轴承使用寿命的有效途径，如果工作人员在斗轮机日常作业中忽视对对回转轴承的保养工作，很容易导致回转轴承磨损严重。为此，工作人员需要严格制定润滑保养制度，维护人员每半个月要对斗轮机回转轴承润滑部位进行检查，同时，每次作业前工作人员都要通过试运行检查回转轴承润滑情况，并及时加注脂。

3.3 处理不当造成轴承损伤的维护策略

斗轮悬臂瞬间载荷过大。斗轮悬臂在回转时要提升到煤层上方，才能最大限度地避免悬臂撞到煤层，防止瞬间受力严重挤伤回转轴承。悬臂放在取煤位置时，斗轮头部要控制取煤厚度，在取煤时更要把握悬臂回转速度，防止回转速度过快致使中部回转轴承受力严重，以延长轴承的寿命。

而且，轨道不在同一水平面。势必造成斗轮机往轨道低的一侧倾覆，这时配重和悬臂的平衡就会被打破。发生倾覆的一侧受力偏大，斗轮在取煤时更加大了倾覆力矩，加载在滚珠和内外圈接触面的受力，致使润滑脂形成的油膜更易被挤压，油膜更薄或者干摩擦导致轴承发生点蚀、剥落、高温或者保持架损坏。轨道的水平度可以使用水准仪进行检测，如有严重超差应及时进行调整，或外包给专业队伍维修轨道地基。

3.4 污染造成轴承损伤的维护策略

针对污染造成轴承损伤的维护策略关键在于污染预防和处理。针对煤粉、粉尘等污染润滑脂的问题，工作人员可以改良油封设计，更换新的油封，亦或是将轴承箱清洗干净。针对水、酸、油漆或其它腐蚀性物质进入轴承，工作人员可以安装保护性防压盖或甩压环以防止外物进入轴承。

3.5 安装不当造成轴承损伤的维护策略

（1）定期对内圈和外圈地脚螺栓进行交叉拧紧，同时检查轴承的自由回转状况，紧固螺栓时应有足够的预紧力，其预紧力应为螺栓材料屈服极限的70%左右。加强预紧地脚固定螺栓，以消除轴承内部产生的游隙，延长回转轴承的使用周期；（2）仔细清洗轴承箱和轴承本身；（3）重新加工轴肩，检查肩部直径及圆角；（4）依照油压法、加热法和套筒法等正确的安装技术规范进行安装。

除此之外，为延长斗轮机回转轴承使用寿命，还应加强对回转轴承的定期跟踪维护。组建专业维护队伍，要求队伍每2个月对设备进行全面检修，换油，将轴承内废油排出，再清洗干净，装好密封条。同时定期利用光谱分析检测轴承重油的成分，客观分析轴承磨损状态，为轴承维护工作提供可靠依据。