关于减缓矿井提升机滑动轴承磨损的研究

【摘　要】对矿井提升机滑动轴承的失效形式、使用的材料进行了分析，提出了控制滑动轴承磨损的两点措施，其一是控制好滑动轴承的间隙，其二是做好滑动轴承的润滑管理。
【关键词】矿井提升机；滑动轴承；磨损
在煤矿提升机的各个部件当中，滑动轴承是Z关键的一个部件，对滑动轴承在摩擦、磨损以及润滑方面的特点进行分析，能够保证提升机的安全运转能力，把故障出现的概率降低，并将开机率提高，降低检修方面的成本投入，从而实现提高煤矿大型运转设备当中的管理水平的目标。
1　提升机滑动轴承的失效形式及材料
根椐提升机工作时的润滑状态，滑动轴承属于流体润滑轴承。这种润滑状态下的滑动轴承的主要失效形式是：（1）由于过载或温度过高，油膜承载能力不够，轴颈与轴承衬接触产生磨损；（2）由于加工中所产生的切削和残留型砂等较大颗粒导致的磨粒磨损而造成的轴承破坏；（3）由于长时间的工作造成的轴承磨损和疲劳；（4）由于极度工作条件造成温度升高而使轴承和轴发生咬死（或胶合）；（5）由于轴承的制造或装配的误差、润滑油的腐蚀、外载荷的冲击等造成的轴承局部磨损、腐蚀、冲蚀或气蚀等。
滑动轴承工作时与轴颈直接接触的部分即轴瓦或轴套，一般是由减摩材料制造的。为了提高轴承的性能和节省贵重金属，常在轴瓦内表面附着一层减摩性能好的材料，称为轴承衬。
对应于滑动轴承的失效形式，一般要求滑动轴承衬的材料应当具有以下性能：（1）较好的摩擦相容性，即轴颈与轴承材料接触时防止发生粘附的性能；（2）足够的抗疲劳性能，以便在循环载荷的作用下具有抵抗疲劳破坏的能力；（3）较好的嵌藏外来微粒以减少轴颈磨损的嵌入性；（4）较好的在磨合过程中减少轴颈或轴瓦加工误差、同柱度误差、表面粗糙度、使接触均匀，从而降低摩擦力、磨损裂度的磨合性；（5）足够的耐腐蚀和气蚀的能力；（6）较高的抵抗磨损的耐磨性能。
轴承的材料一般都是使用锡基巴氏合金以及铅基巴氏合金两种，因此对于减少摩擦力方面，能力较强，在高速以及符合重力较高的环境当中，适用性较强。
2　防止滑动轴承磨损的措施
2.1控制好滑动轴承的间隙
滑动轴承的间隙有两种类型，分别是径向间隙和轴向间隙，而径向间隙又可以分成两种，分别是顶间间隙和侧间隙，为了能够让轴颈和轴承之间的运转能够准确，在滑动的轴承当中一定要有径向间隙的存在，而为了保证轴颈在升高温度的同时能够自由的发生长短度伸缩，那么滑动轴承就要有轴向间隙存在。
（1）间隙的确定
确定滑动轴承的径向间隙，一般情况下是根据设计装配的性质进行相关的确定，一般侧间隙是顶间隙的一半。滑动轴承的轴向间隙要根据结构的不同从而确定其结构形式，一般情况下，要在2毫米以下，但是也要保证其大于轴颈膨胀过程当中的Z大伸缩量。
（2）滑动轴承间隙的量定和调整
在进行滑动轴承间隙确定的时候，需要把轴颈安排到极端的位置之上，并且使用塞尺和百分表进行测量操作，然后把两个极端位置的数据叠加就能够得出轴向间隙的大小了。
而测量滑动轴承侧间隙的时候，则是要使用塞尺进行测量操作，一般插入的长度在30度的圆弧是Z好的。
而在顶间隙测量工作当中，能够利用塞尺或者是压铅丝的方法进行相关的应用操作，而且压铅丝的方法有更高的准确性，铅丝的半径应该是顶间隙数值的3倍至2倍，长度Z好为15毫米至20毫米，铅丝不能够太坚硬。
（3）间隙的调整
当滑动轴承的顶间隙比极限的数值更大的时候，就要减弱对瓦口调整的力度，与此同时，还要检查轴颈和轴承下端位置的接触角度，一般情况下，接触角要在120度以内。
2.2做好滑动轴承的润滑管理
对提升机滑动轴承进行润滑磨损状态实验研究发现，轴承衬产生摩擦聚合物的成长速度或称磨损率较高，酿成故障的危险性也比较大。鉴于提升机的结构与技术参数如提升能力、滚筒转速、电机功率、轴承材料及结构等是一定的，所以润滑问题是制约滑动轴承正常工作的主要因素。煤矿提升机的滑动轴承大都采用与减速器共用润滑站集中供油润滑。通常认为滑动轴承使用润滑油的具体粘度值要根据其速度和负荷来确定，例如，单位负荷大而速度低的轴承，不可能形成有利的动压油楔，为保证其半流体润滑或边界润滑状态，油的粘度要大些；单位负荷小而速度高的轴承，因形成油楔的能力较大，可使油层的相对位移增大，油分子内摩擦产生的热量也随之增高，油的粘度应选小些；往复运动、变速运动、有震动和冲击载荷的滑动轴承，油的粘度应选得大些；负荷平稳的轴承，油的粘度可选得小些。与滑动轴承共同润滑的提升机减速器也是根据负荷和速度来选择润滑油的粘度，速度越快，啮合的瞬时较短，负荷较轻，粘度要求小一些；反之粘度大一些。负荷小而粘度大，势必增大传动的附加阻力并影响摩擦热的散发。显然，在同一润滑系统中的滑动轴承与减速器，虽然选取润滑油的主要因素基本相同，但因其各自的工作特点，在选用润滑油时难以兼顾，所以，有条件的应对提升机滑动轴承单独供油润滑，并在油箱中加装磁性过滤器。
有人认为提升机是高速重载工作，选用粘度偏高、极压性能好的润滑油会更安全一些。基于此，不少用户选用N150、N220、N320中负荷（极压）工业齿轮油作为提升机的润滑油，并同时向滑动轴承和减速器供油。但在实际上并不能达到好的润滑效果。下面以选用N320中负荷工业齿轮油作为提升机润滑油为例进行说明。
据现场实测，提升机选用N320中负荷工业齿轮油润滑时，滑动轴承部位的表面温度达到95℃，在此温度下的运动粘度为16.20mm²/s。而滑动轴承轴承衬偶合摩擦副之间的实际温度一定会高于轴承座外表面的温度95℃。图1是N320中负荷工业齿轮油的粘温特性曲线，从图中可以看到，随着温度的升高，油品的粘度在90℃时出现拐点，之后粘度急剧下降，125℃时相对应的运动粘度为6.9mm²/s。假如滑动轴承的工作温度为125℃，6.49mm²/s运动粘度的润滑油不能形成强有力的极压油膜，摩擦磨损产生的瞬时高温也不能够被有效地带走，从而导致润滑条件恶化。另外，润滑油被泵压送入滑动轴承内时，因轴承衬与轴颈之间间隙较小，而油的粘度高，流动性差，尤其在启动、停车阶段使轴承偶合副得不到有效润滑而处于混合润滑或干摩擦状态，导致摩擦磨损加剧。因此，选用极压性能较好、粘度较高的润滑油，因与运转副实际工况不相适应，并未能达到预想的润滑效果。实际监测结果表明，滑动轴承选用润滑油的运动粘度以30～100mm²/s为宜。