真空风机轴承易损坏分析及改进措施

发布时间：2012-08-14
作者：徐淑君　胡华丽　张琦
（浙江上风实业股份有限公司）
　　摘　要：对真空风机轴承易损坏的原因进行了分析，通过更换轴承类型，解决了真空风机轴承更换频繁的问题，效果显著。
　　关键词：真空风机；轴承；改进
　　0　引言
　　自公司2000年起承接造纸线风机起，风机的设计和制造均按标准系列风机进行，其配置采用行业标准配套轴承。自造纸线风机运行以来，其余造纸工艺风机运行良好，可靠性高，唯独真空辊排气风机需经常更换轴承，轻则造成停机数小时，重则造成整台风机损坏停机十几天，甚至更长时间，长期运行下来浪费了大量的人力及物力。在多次与造纸厂的维护人员及SKF公司技术人员交流，对真空风机的配用轴承进行了重新选型和改进，成功解决了真空风机轴承损坏、频繁更换的难题。
　　1　现象分析
　　造纸厂真空风机是造纸工艺中的重要配套设备，其运行的可靠性直接影响造纸的质量和产量，我公司在2000年开始研制国产化造纸工艺风机至今已经十年，在造纸工艺风机中，故障出现频率高的风机是纸机生产线的真空辊排气风机，不同产量的生产线配用的真空风机要求静压在15000~20000Pa，为保证风机的高静压，需采用高转速的风机，由于风机的转速在2900转/分，环境温度50℃～65℃，输送的气体温度50℃～70℃，势必带来风机的配套轴承运转时的温度较高，以致于造成轴承的故障频繁出现，需要经常更换轴承。
　　2　风机轴承应用原理
　　轴承的种类及尺寸是多种多样的，为使机械装置发挥出预期的性能，选择Z适宜的轴承是至关重要的。选择合适的轴承，需要从各个角度来进行研究及评价，正确把握轴承在机械装置的使用部位及使用条件与环境条件是选择适宜轴承的前提，风机轴是以两个轴承在径向和轴向进行支撑的，靠近风机联轴器端的轴承称为固定端轴承，它承受径向和轴向两种负荷，起固定轴与轴承箱之间的相对轴向位置的作用。叶轮侧称之为自由端，仅承受径向负荷，轴向可以相对移动，以此解决因温度变化而产生的轴的伸缩问题和安装轴承的间距误差，轴承的安装位置详见图1。
　　3　选型设计及改进
　　以9-19-8D为例对风机轴承改进前后的选型、计算为例进行说明。
　　客户要求：
　　风量：10440m3/h
　　静压：15000Pa
　　介质温度：60℃
　　轴承品牌：SKF
　　室内安装，24小时连续工作。
　　风机选型：
　　型号：9-19-8D，
　　风机转速：2900r/min，
　　电机：Y280S-2/75kW/IP54/F级
　　该风机为高压力高转速，要求轴承必须能承受高转速的运行，改进前按风机行业标准配套轴承型号为2316、C3游隙的自动调心球轴承，该风机轴承的受力见图2，性能指标见表1，对轴承的寿命进行计算，结果如下：
表1  2316自动调心球轴承指标
　　径向力：

　　轴向力：
　　轴承寿命计算
　　轴承所受当量动负荷P
　　因前轴承受力大，所以计算前轴承的基本额定寿命，取P=3(球轴承)
　　轴承设计寿命＞100000h，符合设计规范要求，轴承的选型是合理的，但为什么轴承的故障率高居不下，分析现场实际使用情况，风机在2900转/分高转速、输送气体温度50～70℃、环境温度50～65℃的工况条件下运转，证明轴承选型的理论安全系数在造纸厂真空辊排气风机应用中相对偏低，需要提高轴承寿命系数，选择疲劳负荷极限相对高的轴承，改进后选择同样具有调心功能的21316轴承、C3游隙，该风机轴承的受力见图2，性能指标见表2，对轴承的寿命进行计算，结果如下：
表2  21316E球面滚子轴承指标
　　轴承寿命计算
　　轴承所受当量动负荷P
　　因前轴承受力大，所以计算前轴承的基本额定寿命，取P=3(球轴承)
　　轴承设计寿命＞100000h，符合设计规范要求。
　　3　结论
　　从上述计算结果可以确定采用21316E球面滚子轴承后，寿命提高了5.5倍，真空风机轴承重新选型应用后，风机运行平稳，解决轴承频繁更换的问题，不再接到用户因轴承损坏的投诉，每年减少因轴承损坏赔付的费用10万元，另外每套轴承的购买价格节省340元，减少了单机成本680元，真空风机的配用轴承从2003年在公司的产品上推广后，产品竞争力和经济效益同步上升。
　　参考文献
　　[1] 商景泰主编.通风机手册.北京:机械工业出版社.1994
　　[2] SKF轴承综合型录.2004
　　[3] 刘泽九主编.滚动轴承应用手册.北京:机械工业出版社.1996
　　[4] 机械工业部编.风机产品样本.北京:机械工业出版社
　　[5] B.埃克.通风机.沈阳鼓风机研究所等译.北京:机械工业出版社.1983