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锌基轴承合金轴瓦在水泥厂的应用
作者：bearingpower 发表时间：2010-12-12
有6台回转窑、3台烘干机、2台单筒冷却机。这类设备的共同特点是：筒体转动时，安装在筒体上的轮带靠摩擦力带动托轮转动，托轮轴颈由轴瓦支承。托轮轴瓦除承受支承反力、轮带、托轮等部件静载荷外，还要承受动载荷及冲击载荷。传统的轴瓦材料广泛采用青铜。青铜材料对润滑油要求较高，故障多、传动效率低。稍有不慎，维护不当，容易造成烧瓦、抱轴、拉伤轴颈等事故。1993年我厂采用锌基轴承合金作轴瓦材料，取得了明显的效果。1997年又在烘干机、冷却机等设备上采用锌基轴承合金代替铜瓦都取得成功。 1 锌基轴承合金简介 据资料[1]的介绍，锌合金始于第二次世界大战期间的德国。而后，欧美一些国家相继应用和研制这种合金。1959～1963年间，国际铅锌组织发起了一项锌合金研究计划，并研制出多种类型的锌合金，其中以ZA27综合性能最好，强度可达400MPa，延伸率为3%～6%，硬度HB100，缺点是具有低温脆性。 我国于80年代初，开始锌合金的引进和消化工作，并成功的用来替代铜合金制成减摩件和模具，代替青铜和黄铜制造了丝母、轴瓦、滑块和滑轨等铸件，并在标准合金ZA27(国家标准GB/T1175-1197)的基础上，通过合金成分调整及加入微量元素，优选出ZA303。该合金保留了ZA27的全部优点，突出特点是大大提高了锌合金在常温及低温条件下的韧性(常温15%～18%,-40℃时10%)。因此，该合金能适用于诸如重、厚、大件及低温、交变和冲击载荷等恶劣条件的场合，拓宽了锌合金的应用领域。 锌基轴承合金ZA303的特点： (1)摩擦系数小，导热率较高，使用寿命为锡青铜的2～3倍，适用于中低速重载场合。 (2)易于加工，精车后表面粗糙度可达。 (3)铸造性能好，铸件致密，可铸成壁厚2.5mm的铸件。 (4)具有高强度、高韧性及良好的低温性能，克服了ZA27合金的低温脆性。 (5)重量轻，比铜轻40%，易于安装。 (6)成本低，比锡青铜降低成本40%以上。 (7)具有无磁性、无火花性能。 表1 常用轴承合金和锌基轴承合金技术参数对比 *磨损试验条件：载荷150kg，转速200r/min，磨擦副为45号钢，时间20h。 (8)具有一定的自润滑性能及减震性能。 三种合金的部分机械性能 ZA303与ZA27高低温性能 合金使用条件 2 在回转窑上的应用 我厂各回转窑的静载荷及轴瓦压力见表5，轴瓦规格见表6。 表5 各窑支点载荷及轴瓦压力 注：斜线上为静载荷，单位(t)，斜线下为轴瓦压力，单位(MPa)。 4、5号回转窑是我厂在“七五”技术改造期间，新建两台Φ3.95m×80m带余热锅炉的回转窑。每台回转窑有4档支承装置，托轮轴瓦原设计采用ZQAl 9-4青铜。在1991年设备制造期间，改为ZA303锌基轴承合金作轴瓦材料。1993年11月份投入生产，1997年4月中检，托轮轴瓦磨损量不到1mm，托轮轴颈光滑如新。经鉴定，仍可继续使用，未作任何处理原样恢复。在4年的时间里，运转近3万多小时，从未发生过烧瓦、断裂、冒烟、起皱、拉丝、抱轴、翻瓦事故。具有优良的自润滑性能，对油质要求不高，即使短暂缺油，也不会对托轮轴有损伤，不会产生拉丝现象。安装加工容易，无需刮研即可达到要求。这些明显的特点深受岗位工人和维修人员的欢迎。锌基轴承合金ZA303在4、5号回转窑上成功应用4年多，以现有情况推测，再用10年也不会出现问题。 各回转窑轴瓦参数 由于在4、5号窑上取得成功，1997年7月份我们又在1、2、3号水泥回转窑上采用锌基轴承合金作轴瓦材料以代替原来的青铜轴瓦。1997年11月份中修检查轴瓦、轴颈完好如新。3、4、5号回转窑轴瓦是以润滑油为润滑材料，润滑条件较好，而1、2号窑托轮轴瓦的结构特殊，采用润滑脂润滑，密封不严、油易污染、润滑条件不良，仍然取得成功,可见锌基轴承合金材料适于回转窑应用条件。 3 在烘干机、冷却机上的应用 我厂有两台单筒冷却机、三台烘干机，规格都是Φ2.4m×18.3m，除2号烘干机1984年改为润滑油润滑外，其余都是采用润滑脂润滑，并且是1916年的产品。1997年11月份中检，首先在冷却机上采用锌基轴承合金作轴瓦。开车不久接连发生三次烧瓦事故，并且都是在同一设备，同一部位发生。经分析认为，主要是岗位工人操作失误，托轮位置不正；环境温度高，超过锌基轴承的温度极限；密封不严、油污染严重，有固体颗粒磨损了轴瓦；轴与轴瓦间隙小，瓦口开得小，未考虑温度影响是造成烧瓦的主要原因。由于生产需要，来不及对环境温度治理，以及采取加强密封等措施被迫更换为铜瓦。而在其它部位仍然使用锌基轴承合金的轴瓦，效果很好。证明这种材料应用在冷却机、烘干机上也是可行的。 4 在蜗轮减速机上的应用 我厂有两台门式卸车机、大车行走传动采用蜗轮减速机，功率为13kW，速比为28，正反转。制造蜗轮材料是锡青铜，每4个月更换一对蜗轮。1997年8月份采用锌基轴承合金制造蜗轮，已经使用6个月还未更换。 5 几点注意事项 锌基轴承合金在我厂应用已有四年多历史，有经验也有教训。 在以润滑油为润滑材料工作条件下的锌基轴承，其各种优良性能都能得到充分发挥，从未发生过烧瓦、抱轴事故其经验是： 在加工时，间隙要比铜瓦大1.5倍以上，瓦口开的大，采用砂轮磨削要求小于90°，无须刮研； 加强润滑管理，锌基轴承合金对油质要求不高，但不等于不加油，润滑油能达到像铜瓦一样的维护条件就可以保证不出问题； 轴颈粗糙度仍然按铜瓦的要求一样，不要降低粗糙度等级。 在以润滑脂为润滑材料时须吸取以下教训，否则，也会发生烧瓦、翻瓦事故： 加工锌基轴瓦时间隙必须加大到铜瓦的1.5倍以上，瓦口开的更大要小于90°以下。 润滑脂须清洁，不允许有固体颗粒或发生磨料磨损。若存在固体颗粒或磨料磨损又不能解决，就不宜采用锌基轴承合金应以用铜瓦为宜。 环境温度高时，锌基轴承合金不如铜瓦优越。环境温度虽然不高，若润滑脂带有杂质也会发生烧瓦，而且磨损速度相当快，不到一个班就可能磨损到不能使用。 锌基轴承合金轴瓦的最大特点是，即使烧瓦、翻瓦，也不管是润滑油、润滑脂，都不会发生抱轴、拉伤轴颈事故。这一优异特点特别受到使用者的欢迎。 6 经济效益分析 根据资料[1]介绍，同一规格尺寸的价格对比见表7。 表7 同一尺寸减摩铸件价格对比 采用锌基轴承合金ZA303替代青铜经济效益十分显著。 我厂回转窑、单筒冷却机、回转烘干机等支承装置的轴瓦材料，原来都是采用青铜共有154件。每年耗铜量5t左右，每年因铜瓦抱轴、托轮轴拉伤报废年平均15根，价值在11万元左右。若全部采用锌基合金来替代，仅材料费可降低11万元。若在磨机主轴承采用锌基合金代替锡基合金，年平均需要更换3对左右，企业的经济效益将会更显著。 上述设备都是水泥厂的主机设备需要连续运转。锌基轴承合金能够提高使用寿命2～3倍，减少设备事故的发生，降低减产损失，其效益要大于材料本身的价值。- 市场一部：022-58519722
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