李其升

摘 要：高速紙機(jī)作為紙業(yè)生產(chǎn)的必要設(shè)備，在高質(zhì)量紙質(zhì)品的生產(chǎn)和發(fā)展方面作出了很大貢獻(xiàn)，但速度過快對設(shè)備也造成了極大的損害，尤其是對紙機(jī)的主要構(gòu)成部分——烘缸軸承的損害不容忽視。通過對高速紙機(jī)的分析研究，重點(diǎn)介紹了紙機(jī)烘缸軸承的故障，并提出了解決措施，希望能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：高速紙機(jī)；烘缸軸承；軸承失效；優(yōu)化措施

中圖分類號：TS734 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.090

1 研究對象及其手段與原理

1.1 研究對象

以德國造文化用紙機(jī)為例進(jìn)行分析研究。該高速紙機(jī)是世界上技術(shù)水平最高的造紙?jiān)O(shè)備之一，設(shè)計(jì)車速高達(dá)2 000 m/min，操作車速為1 800 m/min，生產(chǎn)能力可以達(dá)到每天生產(chǎn)高級紙質(zhì)品3 124 t。

在設(shè)計(jì)該設(shè)備時(shí)，前干燥部共有9組烘缸，每組烘缸數(shù)量不一，烘缸的主要作用是將紙頁烘干，這是完成紙頁生產(chǎn)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。高速紙機(jī)的烘缸主要包含輥殼、擾流棒、軸承、端蓋等部分，在實(shí)際運(yùn)行中，烘缸依靠軸承座支撐在機(jī)架上。高速紙機(jī)烘缸直徑達(dá)1 800 mm，加之設(shè)備整體機(jī)重高達(dá)25 t，因此對于軸承的徑向負(fù)荷能力要求比較高。另外，因烘缸的工作環(huán)境比較復(fù)雜，不僅高溫而且潮濕，由熱脹冷縮的原理以及烘缸上干網(wǎng)的軸向波動所產(chǎn)生的負(fù)荷可知，軸承還必須擁有較強(qiáng)的軸向負(fù)荷能力。

1.2 研究手段

為保證研究數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，采用了德國先進(jìn)的在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，在波動頻率及幅度較大的軸向烘缸軸承上安裝了壓電式加速度傳感器。在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是利用同軸電纜將傳感器收集的電信號傳輸?shù)街虚g接線箱，再通過中間接線箱的多芯電纜將電信號傳輸?shù)浆F(xiàn)場接線箱，現(xiàn)場接線箱接到的電信號數(shù)據(jù)可以通過多路器進(jìn)入到中心控制柜。由于在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)受環(huán)境的影響較大，因此，除了一個功能強(qiáng)大的多路器之外，自中間接線箱至現(xiàn)場接線箱都沒有其他任何電子器件，所有的數(shù)據(jù)處理幾乎都在機(jī)房的中心控制柜進(jìn)行。

1.3 研究原理

通常來說，烘缸故障主要分為兩類，即缸體故障和軸承故障。眾所周知，高速紙機(jī)的烘缸軸承是調(diào)心滾子軸承，其負(fù)荷能力比較強(qiáng)，軸承的壓力相比較而言較大。軸承常出現(xiàn)的故障主要有磨損、斷裂、疲勞、腐蝕、壓痕和膠合失效等，缸體故障則主要表現(xiàn)為缸體不平衡、缸體表面不均勻磨損等。利用在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對設(shè)備損害的頻率進(jìn)行檢測，利用油品分析儀和黏度計(jì)等追蹤潤滑油等物性指標(biāo)的變化。

2 高速紙機(jī)烘缸軸承失效原因

一般來說，通過在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測到烘缸的受損頻率，及時(shí)掌握烘缸故障并采取有效措施維修檢測設(shè)備，雖然故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)后不會對企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)造成損失，但不容忽視的是，設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用非常高，最終會對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成無法挽回的損失。因此，要對高速紙機(jī)烘缸軸承的過早失效進(jìn)行深入的分析研究，在分析中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

2.1 烘缸軸承狀態(tài)分析

通過對高速紙機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在大部分紙業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)車間，為保證烘缸前干燥部分設(shè)備的運(yùn)行效率，即使在設(shè)備的停機(jī)狀態(tài)，干燥部分仍然處在高溫環(huán)境中，甚至有的烘缸軸承溫度高達(dá)92.2 ℃。按照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，軸承的內(nèi)部溫度要高于表面溫度二十幾度，也就是說，烘缸軸承內(nèi)部的溫度會高達(dá)100 ℃。

2.2 軸承失效原因分析

2.2.1 烘缸軸承的負(fù)荷影響

烘缸軸承不但要承擔(dān)烘缸的重量，而且要每天24 h不停運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，其負(fù)荷壓力相當(dāng)大。在大型企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中，設(shè)備一旦運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎是不可能停止的，連續(xù)轉(zhuǎn)的運(yùn)行模式對烘缸的損害異常明顯。除此之外，烘缸軸承一般屬于密封式設(shè)計(jì)，其維護(hù)保養(yǎng)比較難。

2.2.2 潤滑油的影響

潤滑油在設(shè)備的運(yùn)行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對于降低設(shè)備磨損，保持設(shè)備的良好運(yùn)行意義重大。但是，質(zhì)量低劣的潤滑油對烘缸軸承的損害作用也很明顯，如果潤滑油中含有水分，就會出現(xiàn)添加劑析出和催化油氧化的情況，致使?jié)櫥湍て屏?、變薄，不能很好地保護(hù)軸承的金屬表面，使軸承內(nèi)外圈滾動體金屬表面直接接觸加速軸承表面，增大損耗，造成疲勞失效、腐蝕失效。除此之外，雜質(zhì)多的潤滑油還會淤塞軸承部件，導(dǎo)致軸承無法運(yùn)行，甚至有的潤滑油會引起設(shè)備顆粒污染，進(jìn)而損害軸承。

2.2.3 工作環(huán)境的影響

烘缸的主要作用是烘干紙頁中的水分，達(dá)到干燥的目的，溫度越高，紙頁干燥的速度越快，從紙頁中蒸發(fā)的水分越多，環(huán)境也就越發(fā)潮濕。因此，高速紙機(jī)的效率越高，烘缸軸承所處的環(huán)境溫度也就越高，環(huán)境也越潮濕，這樣的環(huán)境對設(shè)備的損害較大。企業(yè)為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量與速度，大力提高烘缸的溫度，加快干燥速度，而烘缸軸承因?yàn)闊崦浝淇s的原理，使得軸承游隙變大，高溫使?jié)櫥宛ざ茸兊?，油膜變薄，加大了設(shè)備的損耗程度，大大縮短了烘缸軸承的使用壽命。

3 高速紙機(jī)烘缸軸承失效優(yōu)化措施

高速紙機(jī)在運(yùn)行過程中會出現(xiàn)各種各樣的故障問題，尤其是負(fù)荷壓力較高的軸承部位，經(jīng)常出現(xiàn)疲勞失效、腐蝕失效、斷裂失效等情況。通過分析烘缸軸承過早失效的一系列原因，提出科學(xué)可行的解決措施，不僅可以延長設(shè)備的使用壽命，還可以大大提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 針對環(huán)境原因的對策

部分企業(yè)一味追求高產(chǎn)量，不斷改變設(shè)備的使用環(huán)境，即不斷增加溫度，加速烘缸的干燥效率，這樣會大大縮短設(shè)備的使用壽命。高溫、潮濕的環(huán)境會造成設(shè)備的侵蝕、腐蝕，同時(shí)，熱脹冷縮會導(dǎo)致烘缸內(nèi)外圈錯位變大、軸承內(nèi)外圈間隙縮小，從而使得潤滑油膜變薄，起不到保護(hù)的作用。針對這一情況，要將軸承外圈的頂環(huán)去除，然后在軸承內(nèi)圈加一個與外圈頂環(huán)尺寸一樣厚的墊片。至于該尺寸的大小，則取決于熱脹冷縮時(shí)烘缸軸承軸向變化的間隙，一般備用的墊片尺寸為1～6 mm。除此之外，外部環(huán)境的震動也會對設(shè)備造成振蝕。針對這種情況，要對設(shè)備各部分進(jìn)行分離或加隔震墊。

3.2 針對潤滑油原因的對策

潤滑油對設(shè)備的保護(hù)作用不言而喻，通過改善潤滑油的使用及其質(zhì)量品質(zhì)，可以延長設(shè)備使用壽命，具體措施主要有：①及時(shí)清理軸承油槽排污口，定期檢查清潔，降低膠合失效的概率；②在軸承上安裝油水分離器，以加速潤滑油脫水，減少水分超標(biāo)造成的軸承腐蝕失效；③在對設(shè)備進(jìn)行潤滑油保養(yǎng)之前，可以采取科學(xué)的措施降低潤滑油中的水分含量，比如可以采用過濾小車對其真空脫水；④定時(shí)定點(diǎn)檢查清潔烘缸軸承的分配閥，以降低設(shè)備污染導(dǎo)致的侵蝕失效概率；⑤定期清洗更換油槽呼吸器濾芯，在維修保養(yǎng)時(shí)要加強(qiáng)密封工作。

3.3 針對負(fù)荷原因的對策

高速紙機(jī)本身質(zhì)量高達(dá)二十幾噸，再加上每天生產(chǎn)上千噸產(chǎn)品，可想而知，烘缸軸承會承擔(dān)多大的負(fù)荷。過度使用烘缸軸承無疑會加速設(shè)備的老化，導(dǎo)致疲勞失效。為解決因負(fù)荷問題造成的過早失效故障，可采取以下措施：①及時(shí)檢修設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備損害，就及時(shí)更換烘缸軸承配件，或者盡量使用高質(zhì)量、耐磨損的軸承及配件。②設(shè)備在使用中如果突然過載，會對設(shè)備造成無法挽回的損害，因此，在使用中要及時(shí)檢修，盡量避免疲勞點(diǎn)蝕情況的出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，要及時(shí)制訂維修計(jì)劃，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語

科技的不斷發(fā)展使得高速紙機(jī)在各大紙業(yè)企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，高速紙機(jī)在帶來高產(chǎn)量、高質(zhì)量的同時(shí)，其自身的損耗問題也不容忽視。高速紙機(jī)軸承因負(fù)荷壓力較大，加之處于高溫、潮濕的環(huán)境，故障問題時(shí)有發(fā)生，為保證高速紙機(jī)的正常運(yùn)行，延長軸承使用壽命，必須深入分析失效原因，加強(qiáng)優(yōu)化措施，以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕