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現代迷宮式軸承保護密封,可以緩解哪些軸承失效因素

2023-05-18

軸承是精密部件,需要適量的清潔潤滑,以確保長期、無故障的使用壽命。即使是少量的污染或略微升高的溫度也可能導致軸承故障。

在一家大型煉油廠進行的設備可靠性研究得出結論,40%的旋轉設備故障(泵、攪拌機等)歸因于軸承故障。事實上,軸承油污染占軸承問題的52%和旋轉設備故障的21%。如果水、粉塵或其他工藝流體進入軸承,則會出現故障?,F代迷宮式軸承保護密封有助于防止這些問題。

1、顆粒污染

生產環(huán)境中的粉塵是引起軸承故障的主要問題之一。

比較重的粉塵是由小到50微米的顆粒組成的。它們以每秒200 mm的速度下落,這些顆粒不太可能移動到生產區(qū)域之外。肉眼看上去重塵就像飛揚的塵土。

小于50微米的粉塵可能在空氣中停留30分鐘以上。這種粉塵可以傳播到很遠的距離,當它沉積在機械、軸承箱和其他表面上時,通常會被視為一層薄薄的涂層。

這兩種類型的粉塵都令人擔憂,因為即使是輕塵也會進入軸承。盡管箱體提供了一些保護,但仍然會發(fā)生侵入。導致軸承潤滑油污染的一個重要因素是發(fā)生在所有旋轉設備上的“呼吸”過程。

當設備旋轉時,軸承箱溫度升高,內部的油和空氣混合物膨脹迫使空氣流出密封。當設備冷卻時會出現問題,因為油和空氣混合物也會冷卻并凝縮,通過密封將充滿粉塵的空氣從外部大氣中吸入軸承箱。隨著時間的推移,粉塵會在軸承內部堆積,Z終導致潤滑油污染、部件磨損和軸承故障。軸承密封必須促進這種呼吸循環(huán),以延長軸承壽命,同時防止粉塵污染。

圖1 軸承箱的呼吸循環(huán)

空氣中的水蒸氣或水管沖洗現場產生的水濺,可通過老式迷宮式密封或唇形密封進入軸承箱。也可能通過其他途徑進入,如通氣孔或廣泛使用的非壓力平衡恒定油位潤滑器或磨損的油環(huán)材料。

2、濕氣污染

當設備旋轉時,軸承箱溫度上升,內部的油和空氣混合物受熱膨脹迫使空氣流出密封;當設備冷卻時油和空氣混合物凝縮,它會從大氣中吸入空氣。

即使生產車間的空氣看起來很干燥,但卻始終存在水分。暖空氣可以容納更多的水蒸氣,因為機器周圍的熱空氣將具有更高的相對濕度。

當軸承箱開始呼吸時,通常會自動形成一條、甚至多條水蒸汽進入軸承的路徑。當機器冷卻時,含水分的空氣(以及空氣中的粉塵)被吸入軸承箱。當設備繼續(xù)冷卻并達到露點時,軸承內部會形成微小的水滴。這種水分積聚,導致軸承腐蝕并Z終失效。

水分本身就會導致機械部件內部的損壞,但是當與生產過程中空氣中的有害元素相結合時,會對軸承產生更具腐蝕性的后果。

為了降低濕度和濕氣污染的風險,軸承箱的溫度需要保持在露點以上,以防止形成冷凝水。但是,這不并不契合實際,因此降低風險的Z佳方法是使用現代迷宮軸承保護(和增加干燥呼吸器)。當軸停止旋轉時,軸承保護裝置可形成完美的蒸汽密封,防止?jié)駳夂头蹓m的進入。這些迷宮式設計還可以防止其它濕氣污染源,例如高壓噴水。

圖2 干燥呼吸器在軸承箱上的應用

3、熱量污染

過熱是軸承故障的另一個常見原因。為防止過熱,用戶應使軸承在Z佳溫度下運行,這需要充分但不能過度的潤滑。內外圈、滾動體和保持架的變色,從藍色到棕色不等,都是軸承過熱的明確跡象。除非軸承由特殊合金制成,否則超過 200 °C 的溫度會使內外圈和滾動體材料退火,導致硬度損失,在極端情況下會導致軸承變形。

過熱的Z常見原因是轉速過高、散熱不足/冷卻不足和潤滑劑失效。

過熱是一個主要問題,因為即使溫度略微升高也會導致潤滑油或潤滑脂降解或滲出,從而降低潤滑劑的效率。在更高的溫度下,氧化會導致潤滑劑的損失和積碳的形成,這可能會阻塞軸承。

4、如何避免以上問題,延長軸承壽命

制造商已開發(fā)出更先進的迷宮式軸承保護密封,可防止所有類型的污染。例如,一個在運行中非接觸以避免軸磨損的密封,采用了專利的動態(tài)提升技術,以防止呼吸問題,這些問題導致52 %的軸承故障集中在污染上。這種動態(tài)提升技術利用旋轉設備的離心力打開一個臨時的微小間隙,使軸承箱中的油和空氣混合物膨脹,從而使設備得以“呼氣”。

當設備停止旋轉時,微小間隙立即閉合,形成完美的密封。這可以防止粉塵和濕氣被吸入軸承箱,從而防止污染。

圖3 迷宮軸承保護器的呼吸保護原理

該密封的防護等級可以達到IP66,與唇封相比,即使暴露在高壓水流下,也可以將軸承油的水污染從83%降低到0.0003%。該系列密封經ATEX認證,可用于爆炸性環(huán)境。特殊的設計使其適用于廣泛的應用。

(來源:機泵與軸承)