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        汽輪機超聲波探傷儀使用之八軸瓦特點分析

        發(fā)布時間:2024-09-11
        汽輪機軸瓦,分為軸向推力瓦和徑向瓦,軸瓦通常采用超聲波探傷儀進行檢測,徑向瓦起到支撐轉子和轉動部分的作用,推力瓦承擔軸向定位和軸向推力的作用,是重要的靜止部件。
        汽輪機軸承和轉子一般采用焊補、研磨、熱處理的方式修補。如果是軸瓦烏金則采用鍍胎后修刮、研磨的方式進行修補。汽輪機葉片不進行修補,如果汽蝕或磨損嚴重則進行更換。
        軸承軸瓦在工作時,除了和軸頸造成磨損外,還要隨軸頸傳給它的載荷,因此軸承瓦塊材料應當有小的摩擦系數(shù),抗磨性好并有足夠高的抗壓強度和韌性。故要求該軸承合金的組織中,在相當軟的基體上分布著一定大小高硬度的相組成物。
        汽輪機在電廠的運行中,斷油燒瓦而使軸承巴氏合金熔化的事情時有發(fā)生。一般情況下,均采取換瓦或重新澆巴來解決問題,而很少對汽輪機軸頸的材質(zhì)變化給予足夠的關注,汽輪機軸頸的滲巴氏合金現(xiàn)象則更是鮮為人知。
        軸瓦(bush)
        軸瓦是滑動軸承和軸接觸的部分,非常光滑,一般用青銅、減摩合金等耐磨材料制成,在特殊情況下,可以用木材、塑料或橡皮制成。也叫“軸襯”,形狀為瓦狀的半圓柱面。
        滑動軸承工作時,軸瓦與轉軸之間要求有一層很薄的油膜起潤滑作用。如果由于潤滑不良,軸瓦與轉軸之間就存在直接的摩擦,摩擦會產(chǎn)生很高的溫度,雖然軸瓦是由于特殊的耐高溫合金材料制成,但發(fā)生直接摩擦產(chǎn)生的高溫仍然足于將器燒壞。軸瓦還可能由于負荷過大、溫度過高、潤滑油存在雜質(zhì)或黏度異常等因素造成燒瓦。燒瓦后滑動軸承就損壞了?;瑒虞S承(sliding bearing),在滑動摩擦下工作的軸承。滑動軸承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下,滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸,還可以大大減小摩擦損失和表面磨損,油膜還具有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸,與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)而在其內(nèi)表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為滑動軸承材料。常用的滑動軸承材料有軸承合金(又叫巴氏合金或白合金)、耐磨鑄鐵、銅基和鋁基合金、粉末冶金材料、塑料、橡膠、硬木和碳-石墨,聚四氟乙烯(ptfe)、改性聚甲醛(pom)、等。
        滑動軸承應用場合一般在低速重載工況條件下,或者是維護保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運轉部位
        滑動軸承的分類
        滑動軸承種類很多。
        ①按能承受載荷的方向可分為徑向(向心)滑動軸承和推力(軸向)滑動軸承兩類。
        ②按潤滑劑種類可分為油潤滑軸承、脂潤滑軸承、水潤滑軸承、氣體軸承、固體潤滑軸承、磁流體軸承和電磁軸承7類。
        ③按潤滑膜厚度可分為薄膜潤滑軸承和厚膜潤滑軸承兩類。
        ④按軸瓦材料可分為青銅軸承、鑄鐵軸承、塑料軸承、寶石軸承、粉末冶金軸承、自潤滑軸承和含油軸承等。
        ⑤按軸瓦結構可分為圓軸承、橢圓軸承、三油葉軸承、階梯面軸承、可傾瓦軸承和箔軸承等。
        滑動軸承的軸瓦結構和軸承材料
        軸瓦分為剖分式和整體式結構。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì),常在其內(nèi)徑面上澆鑄一層或兩層減摩材料,通常稱為軸承襯,所以軸瓦又有雙金屬軸瓦和三金屬軸瓦。
        軸承材料
        軸瓦或軸承是滑動軸承的重要零件,軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。由于軸瓦或軸承襯與軸頸直接接觸,一般軸頸部分比較耐磨,因此軸瓦的主要失效形式是磨損。軸瓦的磨損與軸頸的材料、軸瓦自身材料、潤滑劑和潤滑狀態(tài)直接相關,選擇軸瓦材料應綜合考慮這些因素,以提高滑動軸承的使用壽命和工作性能。
        軸承的材料有
        1) 金屬材料,如軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金等;
        2) 多孔質(zhì)金屬材料(粉末冶金材料);
        3) 非金屬材料。
        其中:
        軸承合金:軸承合金又稱白合金,主要是錫、鉛、銻或其它金屬的合金,由于其耐磨型好、塑性高、跑合性能好、導熱性好和抗膠和性好及與油的吸附性好,故適用于重載、高速情況下,軸承合金的強度較小,價格較貴,使用時必須澆筑在青銅、鋼帶或鑄鐵的軸瓦上,形成較薄的涂層。
        多孔質(zhì)金屬材料:多孔質(zhì)金屬是一種粉末材料,它具有多孔組織,若將其浸在潤滑油中,使微孔中充滿潤滑油,變成了含油軸承,具有自潤滑性能。多孔質(zhì)金屬材料的韌性小,只適應于平穩(wěn)的無沖擊載荷及中、小速度情況下。
        軸承塑料:常用的軸承塑料有酚醛塑料、尼龍、聚四氟乙烯等,塑料軸承有較大的抗壓強度和耐磨性,可用油和水潤滑,也有自潤滑性能,但導熱性差。
        滑動軸承的主要故障
        滑動軸承在工作時由于軸頸與軸瓦的接觸會產(chǎn)生摩擦,導致表面發(fā)熱、磨損甚而“咬死”,所以在設計軸承時,應選用減摩性好的滑動軸承材料制造軸瓦,選擇合適的潤滑劑并采用合適的供應方法,改善軸承的結構以獲得厚膜潤滑等。
        1 、瓦面腐蝕:光譜分析發(fā)現(xiàn)有色金屬元素濃度異常;鐵譜中出現(xiàn)了許多有色金屬成分的亞微米級磨損顆粒;潤滑油水分超標、酸值超標。
        2 、軸頸表面腐蝕:光譜分析發(fā)現(xiàn)鐵元素濃度異常,鐵譜中有許多鐵成分的亞微米顆粒,潤滑油水分超標或酸值超標。
        3 、軸頸表面拉傷:鐵譜中有鐵系切削磨粒或黑色氧化物顆粒,金屬表面存在回火色。
        4、 瓦背微動磨損:光譜分析發(fā)現(xiàn)鐵濃度異常,鐵譜中有許多鐵成分亞微米磨損顆粒, 潤滑油水分及酸值異常。
        5 、軸承表面拉傷:鐵譜中發(fā)現(xiàn)有切削磨粒,磨粒成分為有色金屬。
        6 、瓦面剝落:鐵譜中發(fā)現(xiàn)有許多大尺寸的疲勞剝落合金磨損顆粒、層狀磨粒。
        7 、軸承燒瓦:鐵譜中有較多大尺寸的合金磨粒及黑色金屬氧化物。
        滑動軸承結構設計應注意的問題
        滑動軸承是面接觸的,所以接觸面間要保持一定的油膜,因此設計時應注意以下這幾個問題:
        1、要使油膜能順利地進入摩擦表面。
        2、油應從非承載面區(qū)進入軸承。
        3、不要使全環(huán)油槽開在軸承中部。
        4、如油瓦,接縫處開油溝。
        5、要使油環(huán)給油充分可靠。
        6、加油孔不要被堵。
        7、不要形成油不流動區(qū)。
        8、防止出現(xiàn)切斷油膜的銳邊和棱角。
        滑動軸承脂的性能與選用
        滑動軸承也可用潤滑脂來潤滑,在選擇潤滑脂時應考慮下列幾點:
        (1)軸承載荷大,轉速低時,應選擇錐入度小的潤滑脂,反之要選擇錐入度大的。高速軸承選用錐入度小些、機械安定性好的潤滑脂。特別注意的是潤滑脂的基礎油的粘度要低一些。
        (2)選擇的潤滑脂的滴點一般高于工作溫度20-30℃,在高溫連續(xù)運轉的情況下,注意不要超過潤滑脂的允許使用溫度范圍。
        (3)滑動軸承在水淋或潮濕環(huán)境里工作時,應選擇抗水性能好的鈣基、鋁基或鋰基潤滑脂。
        (4)選用具有較好粘附性的潤滑脂。
        2、滑動軸承用潤滑脂的選擇:
        載荷<1mpa,軸頸圓周速度1m/s以下,zui高工作溫度75℃,選用3號鈣基脂;
        載荷1-6.5mpa,軸頸圓周速度0.5-5m/s,zui高工作溫度55℃,選用2號鈣基脂;
        載荷>6.5mpa,軸頸圓周速度0.5m/s以下,zui高工作溫度75℃,選用3號鈣基脂;
        載荷<6.5mpa,軸頸圓周速度0.5-5m/s,zui高工作溫度120℃, 選用2號鋰基脂;
        載荷>6.5mpa,軸頸圓周速度0.5m/s以下,zui高工作溫度110℃,選用2號鈣-鈉基脂;
        載荷1-6.5mpa,軸頸圓周速度1m/s以下,zui高工作溫度50-100℃,選用2號鋰基脂;
        載荷>5mpa 軸頸圓周速度0.5m/s,zui高工作溫度60℃,選用2號壓延機脂;
        在潮濕環(huán)境下,溫度在75-120℃的條件下,應考慮用鈣-鈉基脂潤滑脂。在潮濕環(huán)境下,工作溫度在75℃以下,沒有3號鈣基脂,也可用鋁基脂。工作溫度在110-120℃時,可用鋰基脂或鋇基脂。集中潤滑時,稠度要小些。
        3、滑動軸承用潤滑脂的潤滑周期:
        偶然工作,不重要零件:軸轉速<200r/min,潤滑周期5天一次;軸轉速>200r/min,潤滑周期3天一次。
        間斷工作:軸轉速<200r/min,潤滑周期2天一次;軸轉速>200r/min,潤滑周期1天一次。
        連續(xù)工作,工作溫度小于40℃:軸轉速<200r/min,潤滑周期1天一次;軸轉速>200r/min,潤滑周期每班一次。
        連續(xù)工作,工作溫度40-100℃:軸轉速<200r/min,潤滑周期每班一次;軸轉速>200r/min,潤滑周期每班二次。
        滑動軸承刮研的技術要求
        基本要求
        既要使軸頸與滑動軸承均勻細密接觸,又要有一定的配合間隙。
        接觸角
        是指軸頸與滑動軸承的接觸面所對的圓心角。接觸角不可太大也不可太小。接觸角太小會使滑動軸承壓強增加,嚴重時會使滑動軸承產(chǎn)生較大的變形,加速磨損,縮短使用壽命;接觸角太大,會影響油膜的形成,得不到良好的液體潤滑。
        試驗研究表明,滑動軸承接觸角的極限是120°。當滑動軸承磨損到這一接觸角時,液體潤滑就要破壞。因此再不影響滑動軸承受壓條件的前提下,接觸角愈小愈好。從摩擦力距的理論分析,當接觸角為60°時,摩擦力矩zui小,因此建議,對轉速高于500r/min的滑動軸承,接觸角采用60°,轉速低于500r/min的滑動軸承,接觸角可以采用90°,也可以采用60°。
        接觸點
        軸頸與滑動軸承表面的實際接觸情況,可用單位面積上的實際接觸點數(shù)來表示。接觸點愈多、愈細、愈均勻,表示滑動軸承刮研的愈好,反之,則表示滑動軸承刮研的不好。一般說來接觸點愈細密愈多,刮研難度也愈大。生產(chǎn)中應根據(jù)滑動軸承的性能和工作條件來確定接觸點,下表所列資料可供參考:
        滑動軸承轉速
        (r/min) 接觸點
        (每25×25毫米面積上的接觸點數(shù))
        100以下 3~5
        100~500 10~15
        500~1000 15~20
        1000~2000 20~25
        2000以上 25以上
        ⅰ級和ⅱ級精度的機械可采用上表數(shù)據(jù),ⅲ級精度的機械可按上表數(shù)據(jù)減半。所謂刮軸瓦,就是將精車后的瓦片與所裝配的軸手板研合(軸要涂上色粉),用三角刮刀刮去瓦片上所附上的粉色,隨研隨刮,直到瓦片上附色面積超過全瓦面的85% ,完成刮瓦。 瓦片上存在的刀痕是瓦片儲存潤滑油的微型儲槽。
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