轴承知识
空冷风机主轴的改造
2010-08-19耿志红；曲桂梅；孙义军；刘朝山
（大庆石化公司）
（大庆石化公司）
摘 要：通过对空冷风机主轴的改造及轴承箱结构的改进，解决了设备不能长期运转和在高空检修作业中存在不安全因素以及如何降低风机运行成本的问题。
关键词：空冷风机；主轴；改造
1 引言
我公司焦化装置的空冷风机是1980年的产品，该风机主轴Z大直径D=85mm ，轴长L=2.64m ，轴质量为110kg，其结构如图1所示。
图１
转速n =730r/min ，输入功率为28kW，其主轴采用立式布置，Z高处距检修平台4m，由于现场狭小，无法吊装，每次检修全靠人力进行拆卸，这不仅给检修造成困难，而且还给安全生产留下了隐患。另外,风机框架由于长期使用变形严重，振动幅值经常会达到10mm/s，从而使上、下轴承同心度遭到破坏，导致该风机检修频率越来越高，费用也不断增加，其统计数据见表1。为保证安全生产和提高风机寿命，实现降本增效，必须对该风机主轴设计进行改进，以达到容易拆装和能保证长周期运行的目的。
表 1 风机运行状态统计表
2 方案的确定
原风机轴全长2.64m，且两轴承之间设有保护套，一方面可保证安全，起到防护作用；另一方面可防止喷淋水和灰尘进入轴承内部，造成轴承损坏。其检修困难的原因就在于更换任一轴承时，都必须把轴整体放到平台上，更换轴承后再装回原位置。
经讨论确定方案如下：
（1）在轴上端中心孔处加装吊耳，检修时使用起重设备把轴放下；
（2）把轴分割成几段，之间采用刚性联轴器联接，更换上轴承时，只拆上段；换下轴承时，只拆下段，并对保护罩进行更换。
方案1采用加装吊耳的方法，比较简单，容易实施，但在只更换上轴承时无法完成（为防止水）。
方案2可以确保检修方便，容易实施，并且能够实现不拆下全部轴就可实现单个轴承更换的目的。由于该风机运行时间较长，框架出现变形，且该风机轴过长易产生挠性变形。这也正是近几年轴承器损坏的主要原因之一。该风机采用的是上轴承313和51313的支承止推组合轴承；下轴承是UC213具有一定的直调心能力的轴承，由于框架变形较大，加上轴的挠性变形，只靠轴承自身的微调正功能也很难保证轴承的长周期运行，要想消除这一安全隐患，降低检修劳动强度，延长轴承寿命，就必须得从主轴挠性变形和轴承箱体入手来改变主轴和轴承结构，以消除主轴挠性变形，提高轴承适应变形的能力，同时保证轴振动值被有效地吸收。
Z后确定方案如下：
（1）将原有轴由一段变为三段，中间采用刚性联轴器联接；
（2）改变原轴承箱体结构，采用能够在较大角度范围内自动调正的轴承。
因该风机轴承只有下轴承可以起调心作用，上轴承起承载定位作用。因此上、下轴承全部选用承载和调心能力都很好的36313轴承来保证轴振动值被有效地吸收，如图2所示。改造后的结构如图3所示。
原风机轴全长2.64m，且两轴承之间设有保护套，一方面可保证安全，起到防护作用；另一方面可防止喷淋水和灰尘进入轴承内部，造成轴承损坏。其检修困难的原因就在于更换任一轴承时，都必须把轴整体放到平台上，更换轴承后再装回原位置。
经讨论确定方案如下：
（1）在轴上端中心孔处加装吊耳，检修时使用起重设备把轴放下；
（2）把轴分割成几段，之间采用刚性联轴器联接，更换上轴承时，只拆上段；换下轴承时，只拆下段，并对保护罩进行更换。
方案1采用加装吊耳的方法，比较简单，容易实施，但在只更换上轴承时无法完成（为防止水）。
方案2可以确保检修方便，容易实施，并且能够实现不拆下全部轴就可实现单个轴承更换的目的。由于该风机运行时间较长，框架出现变形，且该风机轴过长易产生挠性变形。这也正是近几年轴承器损坏的主要原因之一。该风机采用的是上轴承313和51313的支承止推组合轴承；下轴承是UC213具有一定的直调心能力的轴承，由于框架变形较大，加上轴的挠性变形，只靠轴承自身的微调正功能也很难保证轴承的长周期运行，要想消除这一安全隐患，降低检修劳动强度，延长轴承寿命，就必须得从主轴挠性变形和轴承箱体入手来改变主轴和轴承结构，以消除主轴挠性变形，提高轴承适应变形的能力，同时保证轴振动值被有效地吸收。
Z后确定方案如下：
（1）将原有轴由一段变为三段，中间采用刚性联轴器联接；
（2）改变原轴承箱体结构，采用能够在较大角度范围内自动调正的轴承。
因该风机轴承只有下轴承可以起调心作用，上轴承起承载定位作用。因此上、下轴承全部选用承载和调心能力都很好的36313轴承来保证轴振动值被有效地吸收，如图2所示。改造后的结构如图3所示。
图２
图３
3 可行性分析
转动设备的主轴不同于其它配件，它一方面要传递扭矩和实现功率传递；另一方面还会受到振动偏心力的影响，轴还得承受着高频交变应力的影响。因此利用原主轴进行加工变成三截轴，两端短轴长各为600mm 、中间轴长为1440mm 。两轴间联接采用便于装卸的刚性联轴器联接、止口定位。
因此要保证改造后的轴能正常运转，就得对变动部分进行强度校核。由于轴直径未变，所以强度能够保证，对刚性联轴器及螺栓进行校核，经校核认定该联轴器可靠。
4 结论
通过强度分析计算，说明该方案是可行的。该风机于2002年2月进行了改造，通过4年的运转，使用情况良好，期间只在2004年5月检修过一次，振动幅值Z大仅5.5mm/s 。实践证明改进后的结构是可行的，并有效地解决了设备长周期运转问题，不仅节省了维修费用，而且还减轻了检修强度，实现了长周期运行。
参考文献：
[1] 王振华 . 实用轴承手册 . 上海科学技术文献出版社 ,1996.
[2] 许镇宇 . 检验易件 . 高等教育出版社 ,1981.
[3] 苏翼材 . 材料力学 . 高等教育出版社 ,1975.
[4] 祝燮权 . 五金手册 . 上海科学技术出版社 , 1991.
[5] 蔡春源 . 机械零件设计手册 . 冶金工业出版社 ,1995.
转动设备的主轴不同于其它配件，它一方面要传递扭矩和实现功率传递；另一方面还会受到振动偏心力的影响，轴还得承受着高频交变应力的影响。因此利用原主轴进行加工变成三截轴，两端短轴长各为600mm 、中间轴长为1440mm 。两轴间联接采用便于装卸的刚性联轴器联接、止口定位。
因此要保证改造后的轴能正常运转，就得对变动部分进行强度校核。由于轴直径未变，所以强度能够保证，对刚性联轴器及螺栓进行校核，经校核认定该联轴器可靠。
4 结论
通过强度分析计算，说明该方案是可行的。该风机于2002年2月进行了改造，通过4年的运转，使用情况良好，期间只在2004年5月检修过一次，振动幅值Z大仅5.5mm/s 。实践证明改进后的结构是可行的，并有效地解决了设备长周期运转问题，不仅节省了维修费用，而且还减轻了检修强度，实现了长周期运行。
参考文献：
[1] 王振华 . 实用轴承手册 . 上海科学技术文献出版社 ,1996.
[2] 许镇宇 . 检验易件 . 高等教育出版社 ,1981.
[3] 苏翼材 . 材料力学 . 高等教育出版社 ,1975.
[4] 祝燮权 . 五金手册 . 上海科学技术出版社 , 1991.
[5] 蔡春源 . 机械零件设计手册 . 冶金工业出版社 ,1995.
