翁 俊

（四川省宜賓惠美線業(yè)有限責(zé)任公司，四川宜賓 644000）

0 引言

公司水暖制造部共有4 個(gè)機(jī)加池，每個(gè)機(jī)加池由攪拌系統(tǒng)和刮泥系統(tǒng)組成。機(jī)加池刮泥系統(tǒng)主要設(shè)備是刮泥機(jī)，刮泥設(shè)備采用銷齒圓盤式結(jié)構(gòu)，浸于水中的傳動(dòng)件。由于水質(zhì)的濁度高，對傳動(dòng)軸上的軸承座、軸瓦、軸、聯(lián)接件等配件造成腐蝕。另外高濁度水加大軸承座內(nèi)部結(jié)垢，增大了傳動(dòng)阻力，加速了軸與軸瓦的磨損，造成過大間隙，軸發(fā)生軸向偏離后還會(huì)造成軸斷裂和聯(lián)軸器等相關(guān)配件損壞。為此，通過查找各類資料，考慮改變傳動(dòng)方式，由軸瓦改為陶瓷軸承傳動(dòng)，減少接觸面的磨損，增強(qiáng)同軸度，并做好軸承密封。調(diào)整相關(guān)部件間配合，降低零部件腐蝕速度，從而降低故障風(fēng)險(xiǎn)和維修成本。

1 陶瓷軸承的分析

陶瓷軸承的轉(zhuǎn)速和加速能力高，且打滑、磨損和發(fā)熱均可降低；壽命長、耐磨損，全陶瓷軸承的疲勞壽命可望比全鋼軸承長1050 倍，混合陶瓷軸承，壽命也比全鋼軸承的壽命高35 倍；所需潤滑極少，陶瓷材料的磨擦系數(shù)低，采用油潤滑的陶瓷軸承，在潤滑油變稀或貧油情況下，其潤滑能力仍不低于鋼軸承常用的傳統(tǒng)潤滑劑；耐磨蝕，由于陶瓷材料為惰性材料，故更耐腐蝕和磨損；剛性大，因陶瓷材料的彈性模量高，其剛性比普通鋼軸承大15%20%；耐高溫，全陶瓷軸承能在500以上溫度工作；扭矩低，根據(jù)結(jié)構(gòu)，陶瓷軸承的扭矩約減小1/3；無磁性不導(dǎo)電，陶瓷軸承可不受磁、電的損害。

2 機(jī)加池JG-15 刮泥機(jī)現(xiàn)狀分析

水暖制造部機(jī)加池制水是通過機(jī)械攪拌加速實(shí)現(xiàn)較大顆粒的微粒沉降。由于直接引用長江水進(jìn)行制水，水質(zhì)含有較大泥沙及雜質(zhì)，水質(zhì)濁度在夏季洪水期可達(dá)5000 NTU（Nephelometric Turbidity Unit，散射濁度單位）以上，而機(jī)加池的處理要求為進(jìn)水小于50 NTU，處理后出水小于15 NTU。機(jī)加池為二級制水設(shè)備，池中還含有較多微量不溶性懸浮物質(zhì)，通過機(jī)械加速沉降后還有較多污泥在池底部，所以需通過刮泥機(jī)把多余污泥刮至池中心排污口排出，以滿足機(jī)加池要求的絮泥量。由于污泥量較大，而公司的刮泥機(jī)傳動(dòng)部份采用周邊傳動(dòng)銷齒圓盤鉸板式刮泥系統(tǒng)，傳動(dòng)與刮泥部件均在水下，所以造成傳動(dòng)部件容易腐蝕，造成設(shè)備故障。每次設(shè)備故障后維修周期需要34 d，耽誤生產(chǎn)，從而影響制水能力。

根據(jù)檢修統(tǒng)計(jì)，單臺(tái)刮泥機(jī)每年維修2 次，影響生產(chǎn)且造成成本浪費(fèi)。所以需通過技術(shù)改進(jìn)降低檢修頻次，把檢修次數(shù)降到1 次/年，且每次檢修時(shí)間降為12 d，同時(shí)維修配件消耗可降低50%，節(jié)約時(shí)間可多產(chǎn)過濾水約6.4 萬m3（臺(tái)/年），4 個(gè)池共計(jì)可提高產(chǎn)能25.6 萬m3。

3 改造技術(shù)要求

根據(jù)刮泥機(jī)現(xiàn)狀分析，刮泥機(jī)故障率最高的配件幾乎均在液面下浸泡著，而液面以上的傳動(dòng)部件的故障也是因液面下部件有故障后而造成的，因此關(guān)鍵是解決液面下的部件故障問題。

3.1 固定傳動(dòng)部位

現(xiàn)刮泥機(jī)所用的輔助傳動(dòng)件是材料為H62 的黃銅軸瓦，由于銅長期浸于有濁度水中，加大了軸瓦的腐蝕。且泥沙增加的摩擦系數(shù)讓軸瓦加快磨損，這樣就會(huì)使軸的軸同心度發(fā)生偏移，從而加大上部傳動(dòng)件的振動(dòng)，造成軸承與軸加快損壞，同時(shí)增大電機(jī)運(yùn)行功率。所以，根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀，查閱資料并對比分析，初步確定用陶瓷軸承代替現(xiàn)有軸瓦，由于陶瓷軸承在公司屬首次使用，因此需進(jìn)行前期小試驗(yàn)，分別用碳化硅、氧化鋯、氮化硅材料進(jìn)行小試。選擇陶瓷軸承的理由是根據(jù)機(jī)加池工作環(huán)境所確定的，陶瓷軸承特性見表1。

表1 陶瓷軸承特性

安裝陶瓷軸承時(shí)需在套圈端面的圓周上施加均等的壓力，平穩(wěn)地將套圈裝入，嚴(yán)禁用榔頭等重物直接敲擊軸承端面以免損傷軸承。安裝軸承時(shí)保證徑向水平度精確=0。由于軸承為內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，陶瓷軸承熱膨脹性能差，所以軸的徑向間隙不能過大也不能過小，保持在0.050.2 mm，并做好潤滑與密封處理。安裝注意事項(xiàng)：淤檢查軸承有無質(zhì)量問題。旋轉(zhuǎn)是否靈活，仔細(xì)檢查軸承零件表面有無缺陷，如壓痕、燒傷、裂紋等。嚴(yán)格禁止裝入有質(zhì)量問題的零件；于確保安裝現(xiàn)場清潔，嚴(yán)防異物進(jìn)入軸承內(nèi)部；盂確保軸承清潔，沒有清洗好的軸承不要安裝；榆確保密封質(zhì)量。仔細(xì)檢查密封件型號(hào)規(guī)格、尺寸是否合適，是否有缺損或質(zhì)量問題，相關(guān)配件是否齊全，配合是否合理；虞由于陶瓷軸承的特殊性，為避免安裝過程中對軸承的傷害，需用專用安裝工具進(jìn)行安裝。

3.2 軸承座

為保證工藝穩(wěn)定性，因更換的是陶瓷軸承，所以需重新對軸承座進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，軸承座加工時(shí)為保證陶瓷軸承運(yùn)行穩(wěn)定，應(yīng)選用強(qiáng)度較高和抗氧化、抗腐蝕性的不銹鋼材料進(jìn)行加工。同時(shí)為了維修方便，軸承座設(shè)計(jì)應(yīng)合理，使軸承與軸承座之間的配合應(yīng)精確，另考慮在后期更換零部件時(shí)不影響生產(chǎn)工藝，軸承座蓋的軸孔直徑應(yīng)略比軸承外圈尺寸大，但不能超過0.5 mm，這樣即使軸承損壞也不影響生產(chǎn)。在安裝過程中，安裝軸向間隙應(yīng)在0.20.4 mm，徑向間隙應(yīng)保持在0.30.5 mm，做好二次防腐，緊固件緊固力度要合理。

3.3 連接板

在加工聯(lián)軸器時(shí)應(yīng)選用強(qiáng)度較高和抗氧化、抗腐蝕性的不銹鋼材料進(jìn)行加工，防止聯(lián)軸器的變形與斷裂，有效避免了腐蝕變形后影響軸心度。在安裝過程中做同心度，緊固件緊固力度要合理。

3.4 軸

在加工軸時(shí)應(yīng)選用強(qiáng)度較高和抗氧化、抗腐蝕性的材料進(jìn)行加工，防止聯(lián)軸器的變形與斷裂。根據(jù)刮泥機(jī)工作現(xiàn)狀，對上半軸和下半軸分別采用不同材料進(jìn)行加工，為保證轉(zhuǎn)動(dòng)件的穩(wěn)定運(yùn)行，下半軸用不銹鋼材料，上半軸用碳合金材料。在安裝過程中做同心度測量，保證與傳動(dòng)件切合準(zhǔn)確。

3.5 軸承與軸承座裝配

為保證軸承與軸承座裝配方便，軸傳動(dòng)齒輪改為活動(dòng)可拆式，以方便維修與裝配，大大提高維修效率。

4 效益分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，改造實(shí)施后每年可降低維修成本約2 萬元。每次檢修時(shí)間降為23 d，按每年減少1 次檢修節(jié)時(shí)2 d 計(jì)算，可多產(chǎn)約6.4 萬方水（臺(tái)/年），4 個(gè)池共計(jì)可提高產(chǎn)能25.6 萬方水。過濾水制水成本約為0.49 元，銷售單價(jià)1.9 元，多生產(chǎn)的水可創(chuàng)造年效益36.09 萬元。

根據(jù)技術(shù)方案要求，只對水下部分軸瓦進(jìn)行更換。則軸瓦影響電機(jī)消耗功率變化為改造部件動(dòng)靜載荷與摩擦損失功，而摩擦損失變化較大。所以通過對陶瓷軸承與普通碳鋼軸瓦分析比較，由滾動(dòng)軸承的摩擦力矩公式M=Pd/2，與軸承摩擦引起的軸承功率損失公式NR=1.0510-4Mn，可計(jì)算出損失功率。

（1）陶瓷軸承損失功率。2.64 W（深溝球陶瓷軸承摩擦因數(shù)0.0007-0.00 105）。

（2）普通軸瓦損失功率。3.77 W（軸瓦摩擦因數(shù)0.001 00.001 5）。

綜上統(tǒng)計(jì)，4 臺(tái)機(jī)加池刮泥機(jī)改造完后可創(chuàng)造年效益約為40 萬元。

5 結(jié)論

陶瓷軸承在機(jī)加池JG-15 刮泥機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用，可有效提高JG-15 刮泥機(jī)使用壽命，降低了維修成本，同時(shí)對機(jī)加池產(chǎn)水效率的提升起著重要作用。通過陶瓷軸承的應(yīng)用，為機(jī)加池制水系統(tǒng)起到節(jié)能降耗作用，為企業(yè)創(chuàng)造可觀效益。