Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации - Комиссар А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Модернизация опор качения центробежных грунтовых насосов. В настоящее время на горно-обогатительных комбинатах и ряде других предприятий страны находится в эксплуатации большое число центробежных грунтовых насосов [10ГрТ(К)-8, 12ГрТ (К)-8, 20ГрТ (К)-8 и их более поздние модификации]. Эксплуатационники отмечают низкий срок службы подшипников на этих насосах, высокую вероятность отказа подшипников и значительные материальные потери в связи с этим. Между тем относительно несложная модернизация позволяет в 3—4 раза повысить долговечность подшипниковых опор. Результаты модернизации могут быть использованы при проектировании новых насосов.
Грунтовые насосы предназначены для транспортирования высокоабразивных хвостов руд черных и цветных металлов и применяются на фабриках обогащения горнообогатительных и горно-металлургических комбинатов. Все насосы перечисленных моделей однотипные — центробежные, горизонтальные, одноступенчатые, с горизонтальным расположением всасывающего патрубка и вертикальным — напорного. Рабочее колесо грунтового насоса насаживается на консольную часть вала, который установлен на двух подшипниковых опорах в литом корпусе. Положение рабочего колеса регулируется при помощи стакана, в котором монтируются подшипники задней опоры. Герметизация соединения вала с улиткой осуществляется мягкой сальниковой набивкой ХБП, в которую непрерывно подается промывочная вода под давлением 50—100 кПа, превышающим рабочее давление насоса.
268
Тяжелонагруженные и быстроходные опоры качения
Подшипниковые опоры снабжены собственными герметизаторами лабиринтного или сальникового типа, Передняя плавающая опора комплектуется радиальным сферическим двухрядным роликоподшипником, который воспринимает только радиальную нагрузку. В задней фиксирующей опоре установлены упорный или радиально-упорный шарикоподшипник для восприятия осевой силы и радиальной сферический двухрядный роликоподшипник, для восприятия радиальной нагрузки, а также обратной осевой нагрузки. Для смазывания применяется пластичный смазочный материал 1-13.
Срок службы подшипников в опорах насосов на практике не превышает 2000 ч машинного времени. Отказ подшипника ведет, как правило, к повреждениям вала и корпусных деталей, что ускоряет амортизационный износ насоса. Поэтому материальные потери от низкой надежности подшипниковых опор очень велики.
Анализ конструкций подшипниковых опор и эксплуатационных режимов насосов вкупе с исследованием браковочных признаков вышедших из строя подшипников позволил выявить ряд конструктивных недостатков, которые определяют низкий срок службы подшипников. Эти недостатки являются общими для всех трех модернизированных моделей, а также для насосов подобных конструкций. В качестве примера рассмотрим конструкцию подшипниковых узлов насоса 12ГрТ (K)-S (рис. 84, а). В передней опоре установлен радиальный подшипник 3536 (180x320X86 мм), в задней — комплект из упорного подшипника 8236 (180x250x56 мм) и подшипника 3536. Обе опоры смонтированы в стаканах 7 и S, которые закреплены в разъемном корпусе 9 болтами. Подача пластичного смазочного материала производится периодически через пресс-масленки, расположенные в торцовых крышках 10 и //, которые снабжены войлочными сальниками. Частота вращения вала п — 725 об/мин.
Несмотря на то, что расчетная долговечность подшипника 8236 в данной конструкции составляет Lh = 4000 ч, уже после наработки 800—1200 ч наблюдается значительное изнашивание сепаратора и наклеп на поверхностях качения. Отказ подшипника наступает не позднее чем через 1500—2000 ч эксплуатации и характеризуется усталостным разрушением дорожек качения или разрывом
Опоры качения насосов
269
Подшипник 3536 Подшипник 8236 Подшипник 3536
Рис. 84. Модернизация опор центробежного насоса
сепаратора. При этом обычно повреждается и соседний подшипник 3536. Расчетная долговечность подшипника 3536 в передней опоре составляет несколько сот тысяч часов. Однако уже после наработки 2000 ч абразивное изнашивание поверхностей трения приводит к 3—5-кратному увеличению радиального зазора подшипника, а на рабочих и посадочных поверхностях появляются следы коррозии. При пробое уплотнения рабочего колеса (что довольно часто случается в эксплуатации) перекачиваемая жидкость устремляется к подшипнику передней опоры и немедленно выводит его из строя.
Ниже приведены основные недостатки рассмотренной конструкции.
1) Применение подшипника 8236 при частоте вращения, превышающей его предельную. Предельная частота вращения этого подшипника на пластичном смазочном материале япр = 630 об/мин, что почти на 15 % ниже фактической.
2) Установка упорного подшипника в комплекте с радиальным сферическим. Осевой зазор роликоподшипника 3536 более 0,5 мм. Это ведет к «раскрытию» упорного
270 Тяжелонагруженные и быстроходные опоры качения
подшипника со смещением шариков относительно дорожки качения. Колебания осевой нагрузки приводят к аксиальной вибрации вала в пределах указанного зазора и к возникновению ударных нагрузок на упорном подшипнике.
