旋轉氧彈油浴托架座故障分析及解決方案

江 巍

中國石油化工股份有限公司潤滑油茂名分公司 廣東茂名市

一、設備現狀

由大連某廠生產的DZY-028型潤滑油氧化安定性試驗儀（旋轉氧彈法）是一臺用于進行潤滑油氧化安定性試驗的分析設備，滿足SH/T0193《潤滑油氧化安定性的測定 旋轉氧彈法》。其工作方式是在油浴內置有4個氧彈托架，與水平面呈30°一字布置，在150℃的油浴中，將充裝好試樣及一定壓力氧氣的氧彈彈體傾斜放入，置于托架上，由驅動電機帶動（圖1），通過齒輪帶動各個氧彈托架以100r/min的速度轉動（圖2），一般連續運行時間根據試驗油品的抗氧化性能不同，在100～3000min范圍調整。試驗目的是考察潤滑油產品的抗氧化性能。

但是在實際運轉過程中，新儀器投入使用不足3個月，就出現托架卡死現象，致使氧化試驗失敗。

圖1 氧化安定性試驗儀工作示意圖

維修托架卡死故障一般需要等油浴內的硅油由150℃降至常溫后，先排空槽內的硅油等，再進行拆除維修，更換周期一般要兩個工作日，雖然更換費用不太高，但消耗時間較長，且每次試驗中途失敗易影響產品及時出廠投向市場，其對潤滑油生產企業帶來的損失是無法估計的。

圖2 浴槽內各托架之間連接方式

二、問題分析

經過檢查發現，在儀器轉動托架座中裝有深溝球軸承，靠近傳動齒輪一端為6201RS軸承，另一端為6200RS軸承（圖 3）。

損壞的軸承多為靠近傳動齒輪的6201RS軸承，損壞現象為保持架損壞，1?；?粒鋼球脫離保持架（圖 4），并被擠壓破碎，使整個軸承卡死，無法轉動。最終4個氧彈托架全部停止轉動，試驗失敗。

圖3 原托架座軸承結構

圖4 損壞的軸承

最初的維修方式是簡單拆除損壞的軸承，采用原型號軸承進行更換，但是維修不久儀器又出現托架卡死現象，且此現象多次發生，在4個托架中輪流發生。

經過分析，托架座軸承故障的原因是選用的軸承不當所致。首先，在試驗初期，由于安裝氧彈體時產生了一定的軸向載荷，使軸承內的保持架發生變形；然后在長期的150℃環境下，軸承內部的托架無法耐受高溫環境，轉軸連續不停地轉動，轉速雖然不高，僅為100r/min，但摩擦力矩較大，使軸承內保持架的變形更加嚴重，使軸承內部的間隙逐漸變小，摩擦增大，最終導致損壞卡死。

三、改進措施

根據托架座的實際工況，需要對托架座的軸承進行改造。選用6200/6201耐高溫深溝球軸承。該型軸承內部沒有保持器，只由滾動體組成，可以滿足200℃左右工作條件，該型軸承按普通級公差生產，且游隙遠大于普通軸承，因此通常不適合高速運轉場合，儀器托架座轉速僅為100r/min，能夠滿足軸承的需要。

考慮軸承除了要承受徑向載荷外還要承受軸向載荷（特別是安裝及拆卸時），為了確保安全可靠，對軸承室內的凸臺進行重新加工。將裝有6201軸承即在安裝氧彈杯時受軸向力的軸承座深度增加10mm，使其能夠安裝兩個軸承，在內側安裝耐高溫的深溝球軸承，主要用以承受徑向載荷，外側在靠傳動齒輪端，除了能安裝耐高溫深溝球軸承外，再增加1個7201AC單列角接觸球軸承，使其能充分承受在安裝氧彈體時的軸向載荷。對于托架座的另一端，考慮到在拆卸氧彈時會產生的軸向力，有可能使整個托架軸拔出，導致單列角接觸球軸承損壞，故將該處軸承室深度增加2mm，在軸端開螺絲孔，安裝軸后再增加1片外徑20mm，厚3mm的墊片，中間用M4沉頭螺絲進行緊固，可有效防止軸被拉出（圖5）。

四、改造效果

通過對托架座軸承系統進行改造，經過連續6個月的使用，每天高低溫反復不斷試驗，軸承運轉良好，每次試驗都能順利完成，確保了試驗樣品及時完成測試，同時相應減少了維修工作量。

1 GB/T 272—83滾動軸承代號方法[S].北京：中國標準出版社

2 GB/T 7813—1998滾動軸承附件軸承座外形尺寸[S].北京：中國標準出版社

3 苗澍，高亮.6201—2RZ深溝球軸承保持架斷裂故障分析.哈爾濱軸承.2010.6（31卷）第2期