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升高而減小,則可能是軸承間隙太小所造成。
改善軸承油膜穩(wěn)定性除了上述幾種措施之外,還有改變轉(zhuǎn)子剛度與軸承座剛度(相當(dāng)于提高一階臨界轉(zhuǎn)速)、提高供油壓力采用擠壓油膜軸承。軸承采用多路供油以及軸承內(nèi)表面開(kāi)油槽、上瓦筑油壩等辦法。
必須指出,高速轉(zhuǎn)子的軸承油膜失穩(wěn),除了軸承本身固有特性會(huì)引起油膜振蕩之外,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中工作流體的激振、密封中流體的激振、軸材料內(nèi)摩擦等原因也會(huì)使軸承油膜失穩(wěn)。此外,聯(lián)軸器不對(duì)中、軸承與軸頸不對(duì)中、工作流體對(duì)轉(zhuǎn)子周向作用力不平衡等,都有可能改變各軸承的載荷分配,使本來(lái)可以穩(wěn)定工作的軸承油膜變得不穩(wěn)定,因此,需要從多方面尋找引起油膜失穩(wěn)的原因,并針對(duì)具體原因采取相應(yīng)對(duì)策。
八、油膜軸承運(yùn)行中的常見(jiàn)故障
??? ?? 目前旋轉(zhuǎn)機(jī)械所用的軸承中,巴氏合金滑動(dòng)軸承占有很大比例。故在此對(duì)其常見(jiàn)故障做一簡(jiǎn)單介紹。
1.巴氏合金松脫
巴氏合金松脫是指表面巴氏合金(俗稱鎢金)與基體金屬結(jié)合不牢、脫落,其原因多半是在澆鑄巴氏合金前基體金屬表面不潔凈、過(guò)渡層或鎢金澆鑄溫度不夠。當(dāng)巴氏合金材料松脫時(shí),軸承會(huì)加速疲勞,部分合金層可能與基體金屬分離、出現(xiàn)裂紋潤(rùn)滑油竄入分離面的裂紋中,造成軸承損壞速度加劇。
2.巴氏合金損壞
巴氏合金損壞有多種形式,最常見(jiàn)的有以下幾種。
(1)磨損
磨損現(xiàn)象是多種多樣的,軸頸在加速后動(dòng)跑合過(guò)程中輕微的磨合和配研磨損是正常磨損,但當(dāng)軸承存在加工缺陷(如軸承不圓)、裝配缺陷(如兩半軸瓦錯(cuò)位)和軸承存在不正常因素時(shí)(如軸承對(duì)中不良導(dǎo)致軸瓦單邊接觸或局部壓力點(diǎn)),或者軸承工作狀態(tài)不正常時(shí)(因油膜振蕩或轉(zhuǎn)子失穩(wěn)時(shí)產(chǎn)生的高振幅),會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的異常磨損,巴氏合金表層被迅速磨去。還有一些機(jī)器因安裝時(shí)軸承裝反、供油孔錯(cuò)位或轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)而造成供油不足、潤(rùn)滑不良,也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重磨損,有時(shí)基至?xí)霈F(xiàn)巴氏合金從軸瓦上刮下并咬粘在軸頸上的情況。
(2)疲勞
引起軸承疲勞損壞的原因較多,如軸承過(guò)載、承載區(qū)油膜破裂、局部應(yīng)力集中或局部接觸、軸瓦松動(dòng)、軸承間隙過(guò)大或過(guò)小以及機(jī)器的振動(dòng)在軸承上產(chǎn)生的交變載荷等。尤其當(dāng)交變載荷脈動(dòng)幅度大時(shí),會(huì)在軸承表面上引起交變的拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力,剪切應(yīng)力很容易使軸瓦表面產(chǎn)生疲勞裂紋,裂紋發(fā)生的部位一般是在應(yīng)力梯度很陡的位置或應(yīng)力峰值處。徑向軸承的裂紋源一般在承載區(qū)附近;止推軸承的裂紋損壞區(qū)域一般在瓦塊油流出口邊緣附近。裂紋擴(kuò)展、多條裂紋匯合,會(huì)造成瓦塊表面大面積開(kāi)裂。巴氏合金愈厚,對(duì)于疲勞愈敏感,所以減小巴氏合金厚度對(duì)防止疲勞損壞有好處。
(3)腐蝕
腐蝕損壞主要是巴氏合金中的潤(rùn)滑劑受到化學(xué)作用引起的。如果合金中潤(rùn)滑劑選用不當(dāng),會(huì)在巴氏合金表面生成氧化膜和反應(yīng)物,使?jié)櫥瑒┖芸臁袄匣保瑔适?rùn)滑性能。滑動(dòng)性能良好的軸承合金中主要成分鉛特別容易受到腐蝕,添加錫和銻的成分可以大大提高耐腐蝕性能。造成巴氏合金表面層腐蝕的原因主要有軸承在工作時(shí)發(fā)生氣蝕、高溫等,腐蝕損壞和磨損損壞有些相似,但腐蝕損壞可在軸瓦表面上發(fā)現(xiàn)有局部或大面積因腐蝕而變色的氧化膜層。在金相顯微鏡下可觀察到一些化學(xué)腐蝕凹坑,凹坑內(nèi)一般有腐蝕沉積物。腐蝕層不像磨損損壞僅發(fā)生在油膜承載區(qū)域,它在任意部位上均可能出現(xiàn)。
(4)氣蝕
氣蝕是由于軸承內(nèi)油液壓力低的區(qū)域(壓力低于油液的飽和蒸氣壓)生成微小的氣泡,這些氣泡隨油流流動(dòng)時(shí)會(huì)被擠破,擠破瞬間形成的壓力沖擊波沖擊軸承表面,使表面金屬很快產(chǎn)生疲勞裂紋或金屬層剝落。軸承工作時(shí),如果發(fā)生油膜渦動(dòng),當(dāng)渦動(dòng)速度較高時(shí),間隙中的油液會(huì)存在很大的壓力差,容易發(fā)生氣蝕。高速軸承在油孔、油槽以及軸承剖分面的接口處,油流發(fā)生強(qiáng)烈的渦流或斷流,容易發(fā)生氣蝕。潤(rùn)滑油黏度下降或油中混有空氣和水分,也容易發(fā)生氣蝕。減緩氣蝕的方法主要有減小油的擾動(dòng),增加油的黏度,加大供油壓力等措施。
3.軸承殼體配合松動(dòng)
配合松動(dòng)主要是軸承蓋與軸承座之間壓得不緊,俗稱瓦背緊力不足,工作時(shí)軸瓦松動(dòng)將使轉(zhuǎn)子振幅增大,振動(dòng)頻率為兩倍旋轉(zhuǎn)頻率。為了消除軸承松動(dòng)現(xiàn)象,一般情況下應(yīng)保證軸承與軸承座之間有0 ~30μm的過(guò)盈配合,即有0~30μm的瓦背緊力。
4.軸承間隙不適當(dāng)
軸承間隙過(guò)小時(shí),由于油流在間隙內(nèi)剪力摩擦損失過(guò)大,會(huì)引起軸承發(fā)熱。同時(shí)間隙過(guò)小時(shí)油量會(huì)減少,來(lái)不及帶走摩擦產(chǎn)生的熱量,會(huì)進(jìn)一步提高軸承的溫升。但是間隙過(guò)大,則會(huì)改變軸承的動(dòng)力特性,引起轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定,并且在過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)峰值會(huì)非常大,導(dǎo)致動(dòng)靜件之間發(fā)生摩擦,因此需要針對(duì)不同的設(shè)備、不同使用條件選擇合適的軸承間隙。
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