发明内容
本发明旨在解决上述缺陷,提供一种脂润滑滚动轴承的再润滑周期的确定方法。本发明为现场设备的精确润滑提供理论指导,以便在润滑脂失效前及时补充或更换润滑脂,减少因“过润滑”导致的润滑脂浪费现象。
为解决上述问题,一种脂润滑滚动轴承的再润滑周期的确定方法,其特征在于,它包括:
轴承参数测量步骤:轴承参数包括尺寸参数和运行参数;
模拟工况的条件,检测滚动轴承润滑状态步骤;
模拟工况条件下,轴承再润滑周期的确定步骤:
确定该工况下试验轴承润滑状态发生突变时的运转圈数N和运行时间T1,并在此基础上计算出平均转速n:
计算方程为: n=N/T1×60
其中:n为平均转速,rpm
N为试验轴承运转圈数
T1为试验条件下的再润滑周期,h;
根据轴承理论再润滑周期公式确定修正系数α1的步骤:
T2=(14000000K-4×d)/(n×d0.5)
其中:T2为理论再润滑周期,h
d 为轴承内径,mm
n 为轴承转速rpm,在此即为以上模拟试验过程的平均转速。
K-轴承系数:圆锥滚子轴承,K=1;圆柱滚子轴承,K=5;径向球轴承,K=10;
修正系数α1的计算方程为:α1=T1/T2;
根据现场轴承工作环境以及外界影响轴承润滑因素修正确定系数α2的步骤:
α2=W×S×C
其中:W—有水分影响时W=0.9,无水分影响时W=1;
S—根据轴承密封状态设定,一般轴承密封完全失效时S=0.1,密封完好时S=1,其余数值介于0.1-1之间;
C—有冲击载荷时C=0.95,无冲击载荷时C=1;
实际轴承再润滑周期T的确定步骤:
T=α1×α2×(14000000K-4×d)/(n×d0.5)
其中:
T为现场再润滑周期,h
d 为轴承内径,mm
n 为轴承实际转速,rpm
α1、α2为以上计算得出的修正系数
K-轴承系数,圆锥滚子轴承,K=1;圆柱滚子轴承,K=5;径向球轴承,K=10。
所述脂润滑滚动轴承的再润滑周期的确定方法,所述尺寸参数包括:轴承外径D、轴承内径d、轴承宽度B;运行参数包括:工作转速、工作温度、环境温度、水分、密封状态、载荷。
所述的脂润滑滚动轴承的再润滑周期的确定方法,所述模拟工况的条件,检测滚动轴承润滑状态步骤包括:
建立模拟试验:尽量采用与现场工况基本一致的条件进行试验,需要考虑轴承结构形式、润滑脂类型、水分、工作温度、载荷因素;
确定润滑状态监测方法:采用振动冲击值,包括峰值和有效值,进行监测。
确定润滑状态判别标准:采用振动冲击值,包括峰值和有效值,进行监测时,当冲击值出现突跃时作为润滑状态变化拐点,此时的峰值和有效值一般为正常值的5-20倍。
本发明适合于各类脂润滑滚动轴承再润滑周期的确定。本发明基于模拟试验提出了脂润滑滚动轴承的再润滑周期的确定方法,在确保轴承润滑状态良好的前提下,建立最合理的再润滑,以便在润滑脂失效前及时补充或更换润滑脂,减少因“过润滑”导致的润滑脂浪费现象,对机械设备运行维护、节能减排具有很好的指导意义,因此具有良好的推广应用前景。
具体实施方式
本发明脂润滑滚动轴承的再润滑周期的确定方法,其步骤如下:
1、现场轴承参数的收集
1)、现场轴承尺寸参数:轴承外径(D)、轴承内径(d)、轴承宽度(B)。
2)、现场轴承运行参数:轴承工作转速、轴承工作温度、环境温度、水分、密封状态、载荷等。
2、模拟工况下滚动轴承润滑状态监测方法的确定
1)、建立模拟试验方法:尽量采用与现场工况基本一致的条件进行试验,尤其需要考虑轴承结构形式、润滑脂类型、水分、工作温度、载荷等因素。
2)、确定润滑状态监测方法:采用振动冲击值(包括峰值和有效值)进行监测。
3)、确定润滑状态判别标准:采用振动冲击值(包括峰值和有效值)进行监测时,当冲击值出现突跃时作为润滑状态变化拐点,此时的峰值和有效值一般为正常值的5-20倍。
3、模拟工况下试验轴承再润滑周期的确定
在以上选定条件下进行模拟试验,确定该工况下试验轴承润滑状态发生突变时的运转圈数N和运行时间T1(小时),并在此基础上计算出平均转速n(rpm).
计算方程为: n=N/T1×60
其中:n为平均转速(rpm)
N为试验轴承运转圈数
T1为试验条件下的再润滑周期(h)
4、修正系数α1的确定
1)、理论再润滑周期的计算
根据轴承理论再润滑周期公式计算得出试验轴承再润滑周期T2:
T2=(14000000K-4×d)/(n×d0.5)
其中:T2为再再润滑周期(h)
d 为轴承内径(mm),
n 为轴承转速(rpm),在此即为以上模拟试验过程的平均转速。
K-轴承系数(圆锥滚子轴承,K=1;圆柱滚子轴承,K=5;径向球轴承,K=10)
2)、修正系数α1的计算
修正系数α1的计算方程为:α1=T1/T2
5、修正系数α2的确定
根据现场轴承工作环境以及外界影响轴承润滑因素设定轴承再润滑周期修正系数α2,该系数由轴承所受冲击载荷C、水分影响W、密封状态S综合决定:
α2=W×S×C
其中:W—有水分影响时W=0.9,无水分影响时W=1;
S—根据轴承密封状态设定,一般轴承密封完全失效时S=0.1,密封完好时S=1,其余数值介于0.1-1之间;
C—有冲击载荷时C=0.95,无冲击载荷时C=1。
6、现场轴承再润滑周期的确定
将现场轴承的轴承内径,运行转速代入以下方程中,计算出现场轴承的实际再润滑周期T:
T=α1×α2×(14000000K-4×d)/(n×d0.5)
其中:T为现场再润滑周期(h)
d 为轴承内径(mm)
n 为轴承实际转速(rpm)
α1、α2为以上计算得出的修正系数
K-轴承系数(圆锥滚子轴承,K=1;圆柱滚子轴承,K=5;径向球轴承,K=10)
将以上滚动轴承润滑状态实施监控方法应用到热轧厂精轧机工作辊轴承的加脂标准优化工作中,取得了良好的实际效果。下面以1880热轧F1-F7工作辊轴承为例,介绍滚动轴承润滑状态实施监控方法在加脂周期优化过程中的作用,具体操作步骤如下:
1、现场轴承参数的收集
1880热轧工作辊轴承的相关参数见表1和表2。
表1 1880热轧工作辊轴承参数
表2 1880热轧工作辊轴承运行参数
机架 |
转速 rpm |
温度 |
环境温度 |
是否有水分 |
密封 |
冲击载荷 |
F1 |
30 |
<70 |
100-120 |
有 |
较好 |
有 |
F2 |
60 |
<70 |
100-120 |
有 |
较好 |
有 |
F3 |
60 |
<70 |
100-120 |
有 |
较好 |
有 |
F4 |
100 |
<70 |
100-120 |
有 |
较好 |
有 |
F5 |
200 |
<70 |
100-120 |
有 |
较好 |
有 |
F6 |
300 |
<70 |
100-120 |
有 |
较好 |
有 |
F7 |
400 |
<70 |
100-120 |
有 |
较好 |
有 |
2、实验室模拟试验
在精确润滑滚动轴承试验台上,选择与现场轴承结构相近的SKF球面滚子轴承进行模拟试验,具体运行参数见表3.
表3 实验室模拟试验的运行参数
项
目
|
内
容
|
润滑脂牌号 |
MEP-1极压锂基脂 |
轴承型号 |
SKF 22206E球面滚子轴承 |
加脂方式 |
手动加脂 |
运转速度 |
3000rpm |
径向载荷 |
7.8KN |
轴向载荷 |
0 |
轴承工作温度 |
<70℃ |
运行方式 |
24小时连续运转 |
在线监测 |
振动(包括试验机本身的传感器和新装在线振动监测系统)、温度、扭矩、电流等 |
润滑状态判别标准 |
以在线振动监测系统的振动冲击值作为润滑状态监控手段,判别标准为:冲击峰值和有效值中有一项达到其正常值的5倍以上时作为润滑状态变化拐点 |
在低速(约100rpm)时,给轴承加注润滑脂,然后升速至设定转速进行润滑脂周期试验,当在线振动监测系统的冲击峰值和有效值中有一项达到其正常值的5倍以上时,作为一个试验周期的结束。经多次试验,得出模拟工况下试验轴承的平均转速n=3040rpm,润滑脂实际再润滑周期T1=173h。
3、模拟工况下试验轴承再润滑周期的确定
经计算,得出试验条件下的平均转速n=3040rpm;再润滑周期T1=173h
4、修正系数α1的确定
1)、理论再润滑周期的计算
2)、修正系数α1的计算
修正系数α1的计算方程为:α1=T1/T2=173/841=0.2057
5、修正系数α2的确定
根据现场轴承工作环境以及外界影响轴承润滑因素设定轴承再润滑周期修正系数α2,其中:W-有水分影响W=0.9;S-轴承密封状态较好,S=0.9;C-有冲击载荷C=0.95;
则α2=W×S×C=0.9×0.9×0.95=0.7695
6、现场轴承再润滑周期的确定
将现场滚动轴承的内径、运行转速代入以下方程中,计算出现场轴承的实际再润滑周期T:
T=α1×α2×(14000000K-4×d)/(n×d0.5)
其中:
T为现场再润滑周期(h)
修正系数α1=0.2057
修正系数α2=0.7695
d 为轴承内径(mm)
n 为轴承实际转速(rpm)
K-轴承系数(圆锥滚子轴承,K=1;圆柱滚子轴承,K=5;径向球轴承,K=10)
计算结果见表4。
表4 1880热轧工作辊轴承的再润滑周期计算结果
机架 |
四列圆锥滚子轴承的再润滑周期(h) |
止推轴承的再润滑周期
(h) |
F1 |
3271 |
3942 |
F2 |
1635 |
1971 |
F3 |
1635 |
1971 |
F4 |
981 |
1183 |
F5 |
561 |
649 |
F6 |
374 |
433 |
F7 |
280 |
325 |
由表4可知,1880热轧工作辊轴承最长的再润滑周期为3942h,最短的为280h,考虑到现场实际再润滑操作过程中周期的需统一,因此合理的再润滑周期为280h。
7、润滑脂降耗效果
按照当前轧机工作辊每次上机时间约10h,每上机3次即加脂一次的情况,则当前的再润滑周期仅30h,与以上计算结果相比,具有很大的优化空间。据此,我们提出了加脂标准优化方案,并遵照循序渐进的思路,首先在1580和1880热轧磨辊间进行了试点、然后逐步推广,取得了较好的润滑脂降耗效果。据统计,自2008年11月以来,1580和1880磨辊间的润滑脂消耗同比下降了30%以上,并具备进一步下降的空间。