前言

在電機、風機等機械設備中，滑動軸承是非常重要的機械零件。滑動軸承主要通過運用流體動力油膜產生的壓力來承擔負載，其運行性質決定其可能會出現磨損，而如果滑動軸承產生磨損，則其工作效率也會降低，情況嚴重時，滑動軸承無法正常工作，從而影響整組機械的正常運行。本文主要對主排風機滑動軸承的磨損進行研究，為滑動軸承的實際應用提供參考資料。

滑動軸承的磨損通常有劃傷、輕微磨損或嚴重磨損，根據滑動軸承的實際磨損情況，其產生磨損的原因主要有以下幾個方面。

第一，負載過大。滑動軸承的主要作用是承受負載，但是如果其承受的負載過大，則滑動軸承運行過程中會產生較高的熱量，持續高溫會使金屬的附著力降低，從而使得滑動軸承表面物質脫落而產生磨損。

第二，異物進入滑動軸承。滑動軸承運行的過程中，如果質地堅硬的異物進入滑動軸承間隙中，硬質異物會與軸承表面產生摩擦，從而使軸承產生磨損。

第三，滑動軸承的位置不當。機械管理工作人員在裝配滑動軸承時，沒有將滑動軸承裝在中心線上，軸承偏斜，而滑動軸承在運行的過程中，其中一端會出現較為嚴重的摩擦，摩擦產生的熱量使軸承表面的金屬疲勞，從而使軸承受損。

第四，軸承潤滑不足。機械管理人員在維護滑動軸承時，沒有嚴格按照相關規定對滑動軸承進行潤滑處理，或工作失誤而潤滑不當，使得滑動軸承在工作過程中油量供應不足，使得流體動力油膜破裂而產生磨損、咬死等情況。除此之外，油路泄漏、油路不暢、油泵障礙、油網堵塞、減壓閥彈簧故障等原因均可能導致滑動軸承在運行過油量供應不足，這種斷油故障也會引起滑動軸承磨損、故障。

第五，酸性物質或氣蝕的腐蝕作用。滑動軸承需要在潤滑油的作用下運行，但是潤滑油中的酸性物質對金屬有腐蝕作用，使得滑動軸承的表面物質逐漸被腐蝕，從而出現局部或大部軸承表面物質變質的情況。氣蝕即指外油中空氣泡的形成和崩潰會使得局部壓力大幅提高，增大了滑動軸承該局部位置的壓力，使得滑動軸承負載過重，從而產生磨損。

在實際應用過程中，機械工程師通常會謹慎選擇軸承的材料，保證滑動軸承在工作過程中與軸頸同軸，從而防止滑動軸承產生較為嚴重的損傷。一般情況下，機械工程師選擇滑動軸承襯套材料時，會選擇使用鉛基巴氏合金，巴氏合金具有較強的抗腐蝕能力、抗燒結能力、抗鑲嵌能力，且其容不同軸的能力同樣較好，是滑動軸承的理想材料。通常情況下，滑動軸承開始出現磨損時，巴氏合金層通常最先受損。實驗人員應用鐵譜分析法分析油樣成分時，巴氏合金所占的比例顯著較大。

本文所研究的主排風機滑動軸承襯套應用的是鉛基巴氏合金，電動機的功率為9300kW，風壓2000mmH₂O，排氣量21000m3/min，其實際結構如圖1所示。

圖1 主排風機滑動軸承

機械維護人員對該主排風機軸承進行維護時，分析其油樣組成，而該油樣的直讀鐵譜分析數據與前次檢差數據存在顯著的差異，數據值明顯增大。其中大磨粒讀數DL值顯著升高，且存在較多的錫元素、鉛元素。

分析鐵譜譜片上存在較少滑動磨粒的同時，較多的有色金屬顆粒沉積在分析鐵譜譜片的全長位置，約10~20μm，這些顆粒按照磁力線的方向隨機排列于分析鐵譜譜片上，呈現為表面呈粒狀而不光滑的團狀物質，該物質有較深的顏色，可吸收多數光，利用偏振光照射該物質時，物質表面無閃爍光，可推斷該物質并不是黑色的氧化鐵。

這些磨損顆粒物質主要是滑動軸承襯套巴氏合金，據此可推斷軸瓦存在磨損情況，且是潤滑不到位引起的磨損，機械維護人員提出相關警告。機械維護人員進行主排風機軸承油樣檢驗時，同時進行振動情況分析，且振動情況分析結果并沒有顯示出異常情況，所有的振動參數均正常，使得該磨損情況沒有得到及時處理。

一個月后，機械維護人員再次對主排風機油軸承油樣進行檢查，實驗檢測結果與上次檢測結果所反映的情況相同，油樣中的巴氏合金含量較高，且出現熔融的情況，部分巴氏合金磨料表面已經形成球狀形態，可見滑動軸承的磨損情況仍處于發展當中，建議進行停機檢修，并對軸瓦等部件的受損情況進行謹慎分析。

之后機械維護人員拆開了主排風機的軸瓦，圖1所示4個樣點均受到磨損，且磨損的程度不一，滑動軸承襯套存在劃傷，局部表面金屬脫落。滑動軸承換用新軸瓦后，其工作恢復正常。

本次研究的案例主要應用了油樣分析法預測機械故障，且油樣分析法在早期機械故障預測方面的應用價值比振動分析高，主要原因是主排風機并沒有非常明顯的故障，其各項裝置和零件均處于正常的工作狀態，不會出現明顯的振動異常，因此，早期故障預測應采用油樣分析法，以減少磨損嚴重、咬死等不良事件的發生。

如果在本次檢測中沒有應用鐵譜分析技術，而只是依靠振動分析進行故障排查工作，則滑動軸承最終會由于磨損嚴重而咬死，軸承失效而引起整個機組停運。

在機械設備中，滑動軸承的應用頻率較高，但是其容易出現磨損的情況。在實際應用過程中，可使用鐵譜分析法對油樣組成成分進行監測和分析，從而及時發現異常情況，便于機械維護人員及時排除故障。

盡管振動分析同樣可有效檢測機械運行故障的情況，但是磨損故障的排查難度較大，且滑動軸承出現磨損初期，其工作狀態仍處于正常狀態，且磨損不會影響其他零件的正常運行，從而機械整體振動參數均可能處于正常參數范圍內，從而無法有效地預測障礙。

與振動分析方法不同，鐵譜分析方法可有效檢測出大量的磨粒，從而為盡早排除故障提供科學依據。但是在實際應用過程中，由于鐵譜主要對鐵磁性物質的靈敏度較高，但是對非磁鐵性物質的反應較遲鈍，如果非磁鐵性質物質的量并不多，則鐵譜分析可能失效。由此可見，鐵譜分析預測滑動軸承磨損故障的應用難度較高。

對此，企業應積極地加強對故障預測技術的研究，仔細研究主排風滑動軸承磨損的原因，積累經驗，并提出有效的處理措施來預防故障的發生，從而降低滑動軸承失效的事件，減少由于故障而產生的經濟損失，提高企業的經濟效益。

滑動軸承是主排風機重要的組成部分，其運行狀態直接影響著整臺機械的運行效率。從理論方面來講，采用鐵譜分析可有效預測滑動軸承的磨損情況，為機械維護人員提供檢修依據，從而維護機械的正常運行。但是，鐵譜分析的實際應用難度較高，企業應加強對鐵譜分析技術的研究，多積累機械故障預測和處理經驗，提高機械工作效率，從而為企業的發展奠定良好的基礎。

作者：薛剛

來源：《山東魯碧建材有限公司》

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