軸流式通風機軸承發熱故障分析與處理

史肖華

（山西晉能控股煤業集團沁秀公司岳城煤礦， 山西 晉城 048006）

引言

軸流式通風機被廣泛應用于大中型煤礦礦井通風，其運行狀況的好壞會直接影響到礦井的安全生產。在實際運行過程中，要保證通風機的安全運轉，關鍵是要確保各部軸承的穩定運行。一旦軸承出現發熱、溫升異常等狀況未及時發現處理，就有可能造成燒壞主軸、風機停運而導致礦井被迫停產，從而給煤礦生產造成巨大的經濟損失。

1 現場概況

鳳凰山礦南回風井安裝的兩臺2J55-NO28 型軸流式通風機，是1997 年礦井二水平9 號煤層開采延伸通風需要安裝的。2009 年根據風機運行情況對風機主軸等關鍵部件進行返廠更換大修后安全運行至今。2013 年在對2 號主通風機例行檢查過程中發現主軸2 號軸承部潤滑脂有變稀、變色等異常變質現象。經論證，需要對該軸承部發熱問題進行徹底解決處理，以保證主通風機的安全運轉。

2 軸承部發熱故障診斷

2.1 通風機的主體結構

與70B2 型軸流通風機結構一樣，2J55-28 型軸流通風機為2 級風葉，主軸裝置設有兩個軸承部支撐，如圖1 所示。

圖1 2J55-28 軸流式通風機主軸支撐部結構簡圖

如圖1 所示，1 號、2 號軸承部安裝的雙列調心滾子軸承（22332 型）主要是用于承受風機運行中的徑向載荷，而2 號軸承部安裝的3 盤圓錐滾子軸承（7524 型）中軸承2、3 主要是用于承受風機在正常運行中向左的軸向載荷，軸承1 主要是用于承受風機在啟動瞬間及反風時向右的軸向載荷[1]。

2.2 軸承發熱故障原因分析

在定檢過程中發現的2 號軸承部潤滑油脂變質現象，經初步診斷可能由于軸承部內部某組件長時在異常狀態下高溫運行引起。而精確找出運行異常的組件，了解清高溫發熱的主因則是解決該軸承部潤滑油脂變質問題的關鍵所在。

由于風機2 號軸承部內部結構較為復雜，對拆裝工藝要求較高，且在礦井正常生產期間不允許主通風機隨意停機拆卸檢修。經過現場勘查并結合設備結構特點，通過在2 號軸承部上腔注油孔位置新加裝1 個測溫傳感器，與原安裝的測溫傳感器分別對軸承部內的雙列調心滾子軸承及圓錐滾子軸承運行溫升進行實時監測比較。通過比較結果分析可知，運行異常的部位來自溫升速度較快的圓錐滾子軸承。找出發熱源后開始對2 號軸承部進行停機拆卸檢查，在對3 盤圓錐滾子軸承逐個拆除檢查后，發現在與圓錐滾子軸承2 內圈配套裝配的主軸錐套17上有磨損痕跡且有高溫灼燒后的云影（如下頁圖2發熱部位所示），圓錐滾子軸承2 內圈也有同樣狀況發生。

如圖2 所示，在墊圈3 與圓錐滾子軸承2、4 內圈兩側結合面也有不同程度的磨痕。經過對以上顯象狀況推斷，錐套17 與圓錐滾子軸承1、2、4 內圈設計裝配為H7/JS6 過渡配合，其配合公差較小。加之經常承受重載沖擊，兩組件裝配結合面隨著運行時間延長不斷磨損產生間隙后，在運行過程中發生相對摩擦而產生高溫，最終引發油脂變質。因此要解決以上軸承部發熱問題就必須對磨損的圓錐滾子軸承、墊圈及錐套進行更換。

圖2 2 號軸承部內部裝配結構圖

3 軸承裝配工藝要求

由于2J55-28 型軸流通風機在正常運行中其軸向推力很大，軸承部各組件裝配關聯尺寸較為精密，裝配工藝要求較高，一旦調整不當，可能將主軸及軸承一起損壞[2]。因此在更換圓錐滾子軸承及錐套時要根據各組件設計功能及廠方提供的配合關聯尺寸等技術要求進行裝配調整，以保證各組件配合得當，風機運行穩定。具體裝配調整時需注意軸承受力、主軸的軸向位移兩個問題。

3.1 軸承受力

圓錐滾子軸承2 和4 必須同時受力且承受負荷必須一致。圓錐滾子軸承2 和4 能否同時受力，取決于與之裝配關聯的組件止動盤11、墊圈3 和軸套5的尺寸。由圖2 可見，如果墊圈3 太厚，那么當風機正常運行時圓錐滾子軸承2 將不受力，所有軸向推力將疊加在圓錐滾子軸承4 上，超負荷運行在很短時間內就有可能將其損壞。如果墊圈3 太薄，那么圓錐滾子軸承4 將不受力，所有軸向推力將疊加在圓錐滾子軸承2 上，同樣可能在短時間內損壞。如果軸套5 太長，那么圓錐滾子軸承2 和4 將均不受力，所有向左的軸向推力將由1 號、2 號軸承部的雙列調心滾子軸承承擔，而該軸承主要是承受風機運行時的徑向載荷，不能長時承受軸向載荷，否則將有可能損壞。如果軸套5 太短，將起不到對圓錐滾子軸承4的軸向限位作用，使得主軸的軸向串量增大，從而導致風機運行不穩定[3]。

墊圈3 厚度δ 的確定：將圓錐滾子軸承與軸承套裝配好后測出 S3和 S4，如圖3 所示，δ=S4-S3。

圖3 圓錐滾子軸承與軸承套裝配圖

注意：實際加工墊圈3 時，其厚度尺寸應比計算出的結果大0.01～0.02 mm，然后按圖3-2 進行實際裝配檢驗，并進行必要的精磨調整，以確保得到最佳配合尺寸。具體檢驗方法是：將裝配好軸承套的圓錐滾子軸承2、4 及墊圈3 按圖3-2 排列順序放置在一相對水平的工件臺上，盡量保證其同心度。然后用手撥動上一層軸承套朝一個方向旋轉，觀察下一層軸承套是否跟隨旋轉，同理按圖3-2 將其整體倒置，用手撥動上一層軸承內圈檢查下一層內圈跟隨性。若兩次檢查上下層軸承套及軸承內圈跟隨性均無轉動滯后偏差現象，則說明墊圈3 厚度合適，反之則需要對墊圈3 厚度進行調整。

3.2 主軸軸向位移

主軸的軸向位移必須適當。主軸軸向串量的大小是由1 號、2 號軸承部中雙列圓錐滾子軸承的允許軸向游隙決定。由圖2 可見，當主軸在運行過程中承受向右的軸向推力時，要在1 號、2 號軸承部雙列調心滾子軸承達到極限軸向游隙運行時使圓錐滾子軸承1 通過端蓋16 支撐先受力，而調整圓錐滾子軸承1 受力的關鍵取決于圓錐滾子軸承1 的軸承套與端蓋16 的間隙是否合適。

4 結論

通過對軸承發熱故障分析與處理典型案例的探討研究，總結出實踐過程中需要注意的幾個問題：

1）要想徹底解決處理軸承發熱故障，就必須要找準故障點的具體位置，了解清楚發熱的真正主因。

2）確定解決方案后，在主要部件拆卸解體前要留好相關原始數據（特別是有關裝配位置及尺寸要求的），為檢修裝配提供好參考依據。由于主軸裝置的裝配與軸承的間隙、相對位置有直接的關聯，因此在拆除主軸裝置前必須對相關原始數據進行測量記錄留檔（需要注意是若1 號、2 號軸承座未發生損壞位移等現象則盡可能不要對其進行任何調整，以保證主軸裝置的原始裝配參考尺寸）。具體定位：先將主軸裝置吊入軸承座內，然后根據1 號主軸承與軸承座側間隙及防塵套與軸承座側間隙進行定位，定位尺寸要以原始數據作依據，盡量恢復到原位置。

3）隨著現代工程技術的飛速發展，新技術新設計理念的應用, 新型風機內部結構將更趨于簡單，檢修維護將更加方便。傳承與于20 世紀五六十年代70B2 型風機結構特點的2J55-28 型通風機將逐步推出舞臺，被具有新工藝技術特征代表的FBDCZ 系列對旋式軸流風機所替代，但目前仍有少數老礦井還在沿用。而在風機檢修維護方面本文中提到的風機軸承故障診斷及維修裝配工藝的一些技術經驗還是值得學習借鑒的。