链斗式挖泥船下导轮轴瓦磨损原因分析及措施研究
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摘要:分析了下导轮轴承易于磨损的原因,提出了改进措施,收到了一定效果。
说明:该论文及技术改造项目已经获得省科技厅、省经贸委、省总工会、省劳动和社会保障厅联合颁发的科技成果创新奖。请不要转载,如需要请征得本人同意
一、前言
二、磨损原因分析
在机械设备中因磨损造成的损失是惊人的,据统计,60%以上零部件失效是由磨损造成的。首先,从摩擦学方面分析,在相互作用的摩擦副之间有润滑剂存在时,往往有一层油膜,其厚度由润滑剂的粘度、摩擦副之间的载荷和相对速度等条件决定。粘度高、相对速度大,载荷小的摩擦副所形成的油膜厚度大。当油膜厚度大于表面粗糙度的最大高度时,则两表面不直接接触,产生的摩擦为润滑油分子间内摩擦,摩擦系数很小,能有效降低磨损。如果油膜厚度小于粗糙度最大高度,即使将摩擦副完全浸没在润滑油里磨损也会很严重。挖泥船在挖泥作业时经常会遇到岩石或坚硬底质等恶劣工况,此时下导轮铜质轴瓦要承受巨大的压力和冲击载荷作用,有时会产生塑性形变,使轴瓦间隙变大,润滑油较难形成具有一定厚度的油膜(下导轮转速低于1.5m/s),使摩擦介于边界摩擦,更加快了轴瓦磨损。其次,从结构设计方面分析,原铜瓦在承载面开设“米”字形油槽,降低了承载面油膜的承载能力,润滑效果降低,磨损加剧;水下施工底质恶劣,岩盘、孤石、泥砂等对传统密封破坏严重。原设计径向组合密封等常用结构很难防止因挖泥时压力、冲击负荷大和泥砂多等原因对密封造成的损坏,外界泥沙大量进入造成严重的磨粒磨损,缩短轴承使用寿命。
三、措施
不同等级赛龙轴承的比较:
相关非金属水润滑轴承材料的体积磨损量实验资料如图1所示。实验条件为:磨损环境:6%砂、6%粘土、2%皂、86%水,流量约为2L/min,线速度1m/s,压力0.7Mpa,轴承内径25mm,长度38mm,轴材为中碳钢。
润滑剂 种类 |
线速/m.s-1 | ||||||||||
启动 |
0.1 |
0.25 |
0.35 |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
3.0 |
5.0 |
>5 | |
水 |
0.45 |
0.27 |
0.15 |
0.1 |
0.08 |
0.04 |
0.03 |
0.025 |
0.02 |
0.01 |
稳定 |
油 |
0.07 |
0.013 |
0.015 |
0.017 |
0.018 |
0.02 |
0.024 |
0.025 |
0.025 |
0.025 |
稳定 |
改进后的密封装置结构合理紧凑(斗桥轴承座侧面与导轮侧面可用距离仅120mm),是利用轴向密封来实现径向密封的目的。结构原理是采用动环、静环和密封端盖三部分组成。静环固定在轴上,静环与动环(动环为经平面磨削加工的轴向密封环)之间均布6个弹簧,动环在弹簧推动下沿导向键轴向滑动并压紧在端盖巨形密封圈上,实现轴向密封,同时动环与轴之间采用“YXd”型密封圈按照动密封设计,达到既能移动又能实现对轴的径向密封效果。这样的密封结构即使因正常磨损,压力、冲击荷载等造成轴下沉,动环也会随轴平移,但仍与端盖巨形胶圈保持良好的密封效果,而不会进入泥砂。从而实现了密封作用的补偿性和连续性。
四、结束语
参考文献
[1]于全虎赛龙轴承在船舶上的应用[J]江苏船舶2001
[2]吴仁荣水润滑轴承在船用泵中的应用[J]流体工程1989
[3]王优强 水润滑赛龙轴承综述
[4]温诗铸摩擦学原理[M]北京清华大学出版社1990
[5]山东万通船舶机械有限公司
作者简介:王守元(1971-),男,高级工程师,现主要从事船舶设备维修、改造方面的技术工作。
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