浅谈滚动轴承在橡胶加工设备上的应用
发布时间：2013-05-28 浏览次数：768
毛尚涛 仵骁莲 罗新华
（济南天齐特种平带有限公司 250023）
摘 要；从我国目前滚动轴承发展状况与发达国家轴承工业相比较，找出不足与差距。并对橡塑设备上滚动轴承损坏的原因、过程、润滑、监测等方面进行了阐述。说明了滚动轴承的应用，不仅靠优良的品质，还必须利用正确的安装技术知识、适当的润滑与维护，以及工况状态的监测，才能发挥轴承的Z大应用价值。
关键词；滚动轴承：损坏：润滑：状态监测：维护
一、目前我国滚动轴承概况
我国轴承工业于1950年开始起步建设，经过半个世纪的发展，已经形成了比较系统完整的生产与技术体系，成为排名于日本 、美国和德国之后的世界轴承生产第四大国。但是，与轴承工业发达国家相比，我国轴承工业尚存在很大差距。主要表现在：在品种上，目前世界轴承产品的品种规格共约计15万个，我国迄今累计生产仅2万余个，而且大多为通用产品；在生产能力上，我国目前约有轴承生产企业总和2000余家，是全世界其他国家轴承企业总和的5-6倍。但是，全国的年总产值仅与排名第六的美国TIMKEN公司（约210亿元人民币）相当，与排名的瑞典SKF公司相比，仅相当于其年产值（约400亿元人民币）的一半，与日本相比，仅相当于其年产值的百分之十几；在尺寸公差与旋转精度上，我国轴承尽管已接近国外名牌产品水平，而国外早已开始研究和应用“不可重复跳动”这样精细的旋转精度指标，而我国在此方面的研究还是空白；在振动、噪声与异音方面，日本推出静音及超静音轴承，而我国轴承的振动（加速度）极值水平与日本产品相比，一般要差10dB以上；在寿命与可靠性方面，国外名牌产品的寿命一般为计算寿命的8倍以上（Z高可达30倍以上），可靠性为98%以上（或追求与主机等寿命），而我国轴承的寿命一般为计算寿命的3-5倍，可靠性为96%左右。
因此，正是由于我国轴承存在着从品种到性能质量方面的不足，不仅在出口上不具有竞争力，而且在国内的一些重要主机或领域，例如民航飞机、高速铁路客车、中高档轿车、计算机、空调器、引进型重大装备等方面，基本上是进口轴承“一统天下”。而这些产业领域，又是国民经济的支柱产业或领域。这就给我们提出了挑战，同时还应从滚动轴承的应用与维护过程中，总结经验，缩小差距以弥补超精加工上的不足，争取达到或超过设备的预期寿命。
二、滚动轴承损坏原因分析
1、滚动轴承在橡塑设备的应用，若要充分延长其寿命，首先必须了解其损坏的原因、过程，并针对原因采取应对措施。当轴承损坏时，可能会导致非预期性的设备停机，纵然是短时的停机，由于轴承的提前失效可能造成巨大的生产损失，因此若要确保设备正常运行，除了依靠优质的轴承外，还要注意正确的安装、定期维护、操作环境等因素，尤其是橡胶加工中交变负荷、加料粉尘、硫化过程的高温环境等恶劣条件。轴承损坏的原因很多，主要由：①超出原先的预估设计负荷；②非有效润滑；③过紧的配合所导致的过小的轴承间隙；④非有效的密封等。实际上仅有一小部分轴承实际应用中损坏，而大部分的轴承应用超过设备本身的寿命。总体来说，有三分之一的轴承损坏原因基于疲劳损坏，另外三分之一的原因是润滑不良，其它的三分之一是污染物进入轴承或安装处理不当。然而这些损坏形式也与不同工业有关。例如：橡胶制品加工、纸浆与造纸工业多半是由于润滑不良或污染轴承的损坏而不是由于材料疲劳所致。
2、轴承损坏的过程分析。轴承从开始运行到个材料疲劳现象出现，这一时期长短和轴承的转数、负载大小、润滑及干净度有关，疲劳是负载表面下剪应力周期性出现所形成的结果。经过一段时间后，这些剪应力便引发微小的裂垆，然后渐渐的延伸至表面，当滚动件经过这些裂垆后，便有些裂块脱落，形成所谓的剥皮现象。然后随着剥皮的情况继续扩大，轴承便损坏且不堪使用。以上是有关于疲劳的描述，它Z初发生是位于滚道表面以下。
虽然Z初的剥皮情况通常是非常轻微，但是，随着应力的增加及裂块的增多，导致剥皮面积的蔓延，这种破坏型式的过程通常持续很长的一段时间，其明显可见的阶段是在噪音及振动增加的时候。因此，在轴承完全破坏以前，使用者有足够的时间去检测发现，并及时采取润滑保养措施或更换轴承。
当表面已形成裂垆且已成长至材料内时，则表面应力即形成。原因是表面上的凸峰点互相碰撞的结果。由于碰撞所产生的塑性变形，导致裂垆生成的开始。如果表面粗糙程度相对较小，润滑油膜有适当的厚度时，则表面应力生成的机率便相当低，然而，如果负荷超过疲劳负荷极限，则正常的材料疲劳迟早会发生。
三、滚动轴承的润滑维护
通常轴承的应用皆已考虑到特定的工作条件。如果任意更换不同的润滑剂、提高机器转速、提高负载、变更润滑系统等，常常会导致无法预期到的负面影响。所以，更换轴承时，Z好不要任意改变工作条件，以免产生不良的结果。
1、润滑脂润滑应用特点
轴承的再润滑Z好是在计划的设备停机期间实施，并定期的补充。同时将旧润滑脂清除掉或用油枪将旧润滑脂挤出去。在加入新鲜润滑脂以前把油嘴擦拭干净。如果轴承箱没有给油嘴的设备，则应打开轴承箱盖或端盖以便去除旧润滑脂，然后补充相同的新鲜润滑脂。其选用时应掌握的主要性能如下：
①防锈性能：使用于轴承内的润滑脂必须要具有防锈效果，防锈剂Z好能不溶于水。润滑脂应具有良好的附着力可以在钢材表面形成一层油膜，纵使润滑脂充满水也可维持。
②机械稳定性：润滑脂在机器使用过程中会变软，并有可能导致泄漏。如果润滑脂的机械稳定性不够，润滑脂会不断被产生的离心力抛出轴承外，这样会使皂基的结构产生机械性崩解和使用润滑脂被破坏。
③油封作用：油封必须保护轴承和润滑剂以防止外来污染，不论杂物或湿气都不能渗入轴承内，以防造成破坏。根据不同环境条件，设计与之相适合密封是发挥轴承Z长使用寿命的重要因素。轴承选用的设计、油封自身的状况、润滑剂的型式及润滑周期，以及专业的保养等皆扮演着同等重要的角色。
④润滑脂更换：绝不要把不能相容的润滑脂混合，如果两种不相容的润滑脂混合，通常稠度会变软，Z后可能会因润滑脂容易流失而造成损坏。如果你不知道轴承原先使用那一种润滑脂，则先要清除轴承内外的旧润滑脂，方可补添新润滑脂。
⑤润滑脂的分类：许多世界著名润滑脂公司（如MOBIL、CALTEX）根据它们的容许工作温度来分类，润滑脂的稠度和润滑能力是受到工作温度影响，在某个温度下操作的轴承必须要选择在同样温度下有与之相适合的粘度和良好润滑效果的润滑脂。润滑脂以不同的工作温度范围，可区分为低温用（LT）、中温用（MT）和高温用（HT）润滑脂。同时有一类润滑脂称为EP（耐挤压）或EM（耐挤压并添加二硫化钼），加有添加剂以加强润滑油膜的强度。另外美孚润滑脂选用指南的材料中，也明确提出，当温度每升高10℃左右，润滑脂使用寿命便减少一半。
⑥润滑脂选择：如果错误选择润滑脂则所有预防轴承损坏的措施也是徒然，选择一种润滑脂它的基油粘度在工作温度时能提供足够的润滑效果是很重要，粘度主要是受到温度的影响，它随着温度上升而下降，当温度下降时它则上升。所以必须知道在工作温度时的基油粘度，机械制造者通常都会指定使用某种润滑脂，大部分的标准滑脂可以使用的范围很广。以下是选用润滑脂的几个重要因素：a机械种类；b轴承种类与大小；c工作温度；d工作负荷情况；e速度范围（DmN值）；f工作情况，如振动和主轴的方向是水平或垂直；g冷却情况；h密封效果；i外围环境。
2、机油润滑应用特点
①检视轴承的油位时，应先确保所使用的机油型号是否正确及油位器的通气孔是否有阻塞。判断机油失效情况时，取出少量的机油作为样品并且和新机油比较，如果样品看似云雾状，那么可能是与水混合的结果，应更换掉；如果样品中呈变暗的颜色或变浓稠，那么可能表示机油已开始碳化，应将旧机油全部换掉，如果可能的话，使用新鲜的机油来冲洗轴承。更换机油的同时应确保所更换的机油型号必须相同，并且补充至所要求的油位。如果机油受到污染则应更换油封或考虑清洗、更换过滤器。更具可靠性的方法来判定机油状况，则是使用机油分析样品的检测仪。
②使用油浴式的润滑系统，如果操作温度没有超过50至60℃(120至140℉)，且机油没有受污染，则一年更换一次机油即可。如果操作温度为100℃(210℉)，则一年更换四次机油，如果操作温度为120℃(250℉)，则每月更换一次机油，如果操作温度为130℃(265℉)则每星期更换一次机油。
四、轴承的状态监测维护
①检查运行中机器的状况并预备彻底的检修计划已越来越重要，其中又以轴承为注意焦点，因为它是所有机器中Z重要的旋转零件。状态监测是预防、保养中重要的一环，早期检测出轴承损坏以避免造成的非计划性保养期间的设备停机。假若不对轴承作定期检查、维护，即使Z优质的可靠产品，也会因磨损或故障而导致设备效率和使用寿命降低。
特别是在重要性机器或严苛环境中的轴承更应该经常的检查。目前市场已出现相当多的系统或仪器，用来监测轴承状态，这些仪器中有大部分是基于振动的原理设计制造。然而，并非所有机器皆装有这先进的仪器。在这种情况下，机器的操作者或保养工程师必须对轴承的故障信号保持高度警觉，例如噪音、温度与振动，倾听、触摸和观察是三个重要的预防手段。轴承若是处于良好的运转状况会发出低的呜呜声音。若是发出尖锐的嘶嘶音、吱吱音及其它不规则的声音，通常表示轴承处于不良的运转状况。
②尖锐的吱吱噪音可能是由于不适当的润滑所造成的。不适当的轴承间隙也会造成金属声。轴承外圈轨道上的凹痕会引起振动，并造成平顺清脆的声音。若是由于安装是所造成的敲击伤痕也会产生噪音，此噪音会随着轴承转速的高低而不同。若是有间歇性的噪音，则表示滚动件可能受损。此声音是发生在受损表面被辗压过时，轴承内若有污染物常会引起嘶嘶音。严重的轴承损坏会产生不规则并且巨大的噪音。
③轴承损坏固然可由听力来查觉，但是通常此时已经到了轴承必须马上被更换不可。所以，较好的方法是使用诸如电子式监测仪器,预先诊断轴承的运转情况，比起旧方法（使用一根木棍或螺丝刀抵在轴承箱上，另一端贴住耳朵），更能精确的预估轴承状况。
综上所述，滚动轴承并非是一种通常意义上的简单机械零部件，而是一种包含了丰富技术内涵的机械产品载体。轴承工业作为机械基础工业，其技术水平的高低，对一个国家的工业技术发展水平具有一定的代表意义。如果说，一个不具有轴承工业的国家，不是一个完整的工业化国家的话，那么，一个不具有先进轴承技术的国家，则很难说是一个拥有先进制造技术水平的国家。我国轴承工业与国外先进技术水平相比，目前还存在着很大差距。因此，更需要技术开发人员站在战略高度上，予以更多更大的关注。然而，优质的轴承只有利用正确的安装技术知识及工具，才能确保轴承优良品质不受损伤；适当的润滑与维护保养计划，以及轴承状态监测工作，避免极高的温度、潮湿及污染的环境是发挥轴承Z高寿命的重要因素。
参考文献：
[1] 刘少华.行业动态.机电设备.2003.4.第十四期
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