宋瑞峰

（保定鑄機成套設備廠）

　　摘　要：轉子混砂機轉子空載試車過程中，轉子上軸承位處溫升較大。軸承長期處于高溫環(huán)境下，將嚴重影響軸承使用壽命。經(jīng)過分析找出了造成溫升的兩個原因，并給出了相應的解決方法，經(jīng)過修整使轉子混砂機轉子機構處于良好的運行狀況。
　　關鍵詞：轉子混砂機；轉子；溫升大
　　一、引言
　　轉子混砂機在1960年后開始用于鑄造生產(chǎn)，是鑄造生產(chǎn)線砂處理系統(tǒng)中的核心設備之一，轉子混砂機運行的穩(wěn)定性直接關系到整條鑄造生產(chǎn)線的運行。轉子機構在工作時根據(jù)生產(chǎn)要求有時會長時間處于高速旋轉狀態(tài)，因此對轉子機構的機械性能和穩(wěn)定性要求較高。轉子混砂機轉子軸承位溫升較大，可造成轉子軸承的使用壽命縮短、軸承抱死損壞，導致砂處理系統(tǒng)停止運行甚至使整條鑄造生產(chǎn)線癱瘓，造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此，解決轉子混砂機轉子軸承位溫升較大的問題意義重大。
　　二、設備及結構概述
　　轉子混砂機主要用于大、中型鑄造車間混制各種型、芯砂，亦可用于玻璃、陶瓷、耐火材料等行業(yè)混制各種粉粒狀物料。其主要由轉子機構、上圍圈、下圍圈、卸料門、刮板機構、支腿、傳動機構等組成（詳見圖1）。該設備的工作原理是：低速轉動的刮板機構在下圍圈內推動混合砂料做徑向及切向運動，使型砂前進的同時得到混合；高速轉動的轉子葉片既對型砂施以沖擊力又與刮板機構配合對型砂施以剪切力，使砂料間產(chǎn)生快速擴散和強烈的摩擦，從而達到混砂效果好、質量高的目的。
　　此設備中包含兩個轉子機構，分別安裝在上圍圈上部的左右兩側。轉子電機通過皮帶輪、V型帶傳動帶動轉子高速旋轉。轉子上、下部各有一組軸承，使轉子可以承受一定的軸向力和徑向力。由于在實際生產(chǎn)過程中，上軸承位溫升的問題表現(xiàn)比較突出，因此在這里我們著重分析和解決上軸承位溫升大的問題。
　　轉子機構上軸承位結構見圖1放大圖所示。主要包含密封蓋、軸承蓋、密封圈軸承座、軸承、轉子軸等零部件。工作時，轉子軸、密封蓋和軸承內圈同時高速旋轉。

　　三、問題的發(fā)生
　　根據(jù)檢驗要求及規(guī)范，轉子機構組裝完畢后，轉子電機需要接電空載試車。首先用手撥動轉子，比較輕松，檢查周邊無干涉及障礙物后接通電源?？蛰d運轉約30分鐘后，經(jīng)紅外測溫儀檢測，轉子上軸承位溫度已經(jīng)上升到75.6°C，遂立即切斷電源。
　　根據(jù)規(guī)定：“空轉4h后，滾動軸承的溫升不得超過35°C，Z高溫度不應高于70°C”^[1]。由以上檢測得到轉子上軸承蓋外側溫度為75.6°C（車間溫度為20°C）。如果是軸承內部摩擦產(chǎn)生的熱量，軸承處溫度應高于75.6°C；如果不是軸承內部摩擦引起的溫升，內部散熱效果應比外部差，軸承處溫度也不應低于此溫度。因此判斷軸承溫升及溫度均超出國家標準要求。隨即對此部分進行拆解，進一步分析溫升過大的原因。
　　四、原因分析
　　在拆卸過程中發(fā)現(xiàn)以下造成溫升的兩個主要原因：
　　1、拆下上迷宮蓋后，發(fā)現(xiàn)上迷宮蓋上（與軸承蓋重疊處）有一段磨損而且已經(jīng)發(fā)黑的痕跡；隨后拆卸軸承蓋，同樣在軸承蓋上（與上迷宮蓋重疊處）有一圈磨損且發(fā)黑的痕跡。同時，可以看到軸承、迷宮蓋、軸承蓋內潤滑脂已經(jīng)變黑、密封圈也已軟化。根據(jù)摩擦痕跡斷定，密封蓋與軸承蓋接觸摩擦產(chǎn)生了大量的熱能，從而導致此處溫升過高。
　　2、在拆卸軸承蓋時，注意到軸承蓋與軸承座之間安裝時沒有加調整墊，軸承蓋緊緊壓住軸承外圈。如果軸承外圈受熱必然產(chǎn)生形變，而軸承蓋限制了軸承外圈的軸向形變，因此軸承的形變趨向于徑向形變。徑向變形將會導致軸承外圈與軸承滾子之間的摩擦力增大，從而導致軸承溫度進一步升高^[2]。
　　五、對策
　　針對以上兩個溫升的主要原因，按如下方法校驗并給出相應的對策：
　　1、經(jīng)測量，轉子軸軸徑（以下簡稱直徑1）尺寸為Ø85-0.05mm、密封蓋內孔直徑（以下簡稱直徑2）尺寸為Ø85+0.25mm、密封蓋（與軸承蓋內孔重合處）外圓直徑（以下簡稱直徑3）尺寸為Ø102-0.1mm、軸承蓋內孔直徑（以下簡稱直徑4）尺寸為Ø102+0.1mm。由以上測量數(shù)據(jù)分析，直徑1與直徑2間隙為0.3mm，而直徑3與直徑4間隙為0.2mm，即轉子軸與密封蓋的間隙大于密封蓋與軸承蓋的間隙。理論上判斷，密封蓋與軸承蓋內孔有接觸，因此出現(xiàn)上述摩擦痕跡應該是必然現(xiàn)象。將測量尺寸與圖紙進行對比，均符合圖紙要求。隨后查閱有關迷宮密封設計資料，Ø80～Ø110mm軸采用徑向迷宮液體密封時，迷宮蓋內孔與軸的徑向間隙應為0.4mm^[3]。直徑3在此軸徑尺寸范圍之內，直徑3與直徑4間隙選定為0.4mm。隨后查看轉子機構部件裝配圖，發(fā)現(xiàn)密封圈規(guī)格為Ø100mm×Ø125mm×12mm，與之對應的直徑3的基本尺寸應為Ø100mm。遂對圖紙進行更改：將直徑3尺寸更改為Ø100h7、直徑4尺寸更改為Ø100.8H7。由于轉子機構工作時，密封蓋與轉子軸同時旋轉，即密封蓋與轉子軸不發(fā)生相對運動，因此密封蓋與轉子軸之間的配合間隙在不增加裝配難度的前提下可以適當改小一些，將密封蓋內孔尺寸更改為Ø85H7。所有涉及到的零件按更改后圖紙尺寸、公差進行修整或重新制作，將受熱軟化的密封圈進行更換，并更換潤滑脂。
　　2、軸承蓋安裝時，在軸承蓋與軸承座間增加適當厚度的調整墊，以保證軸承蓋與軸承外圈之間有一定的軸向間隙。此間隙不宜過大，間隙過大則軸承軸向不能很好的被定位，造成軸承軸向竄動，從而影響到設備的穩(wěn)定；間隙過小或出現(xiàn)上述負間隙的情況，將會使軸承溫升進一步加大。經(jīng)反復測試，當軸承蓋與軸承外圈的軸向間隙控制在0.15mm到0.2mm之間時，溫升效果較理想。此間隙值既能對軸承起到很好的定位作用，又給由軸承受熱引起的軸承外圈軸向形變留有一定余量。
　　六、測試效果
　　按上述尺寸、公差修整并按要求裝配轉子機構后，空運轉4小時，轉子上軸承位溫度為45°C（溫升為25°C）；另一側轉子上軸承位溫度為47°C（溫升為27°C）。
　　測試結果達到國家標準要求。
　　此后，分別測試2臺轉子混砂機：空運轉4小時后，上軸承位溫度分別為42°C和48°C、39°C和47°C，溫升分別為22°C和28°C、29°C和27°C。由此可見，轉子上軸承位溫升得到了有效控制，證實上述改進對策是可行、有效的。
　　七、結束語
　　經(jīng)過上述修整和改進，取得了較好的實際效果，使轉子混砂機轉子機構處于良好的運行狀態(tài)，并確定了轉子上軸承位處各零件合理的尺寸及公差，同時也反映出生產(chǎn)、設計中存在的一些問題。
　　空載試車，并不能代表實際工作狀況。首先，空載試車時間為4小時，而實際生產(chǎn)可能會24小時不間斷負荷運行；其次，實際生產(chǎn)環(huán)境灰塵會較多，環(huán)境較差，密封不好，必定會影響軸承潤滑及使用壽命；再次，實際生產(chǎn)時應注意按規(guī)定時間添加潤滑脂，以保證軸承處于良好的運行環(huán)境和密閉空間，使軸承穩(wěn)定運行并保證使用壽命。
　　綜上所述，只要能夠認真對待、從根本上一一解決生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問題，產(chǎn)品質量就會一步步得到提升。良好的產(chǎn)品質量加上嚴格的設備日常維護規(guī)程，產(chǎn)品就會長久、高效、穩(wěn)定地服務于生產(chǎn)。
　　參考文獻：
　　[1]GB/T28689-2012，高效轉子混砂機技術條件（S）
　　[2]徐升，程士順，鄒國軍，陳平.輪轂軸承抱死現(xiàn)象分析與改進（J）.《安徽科技》，2011，（07）：46-47
　　[3]卜炎主編.機械設計大典（M）.江西科學技術出版社，2002.1