什么是轴承游隙，轴承游隙如何选择，轴承游隙失效实例分析

轴承的径向和轴向游隙

轴承的径向（轴向）游隙是当轴承无外负荷作用时，一套圈相对另一套圈，从一个径向（轴向）极限位置移向相反极限位置的径向（轴向）距离。在现实中由于套圈的形状误差和滚动体的不一致性，它应采用在套圈的不同方向以及套圈和滚动体不同相对位置状态下的径向（轴向）位移的平均值。

正确选择轴承游隙的重要性

游隙是轴承的一个重要技术参数，它直接影响到轴承的载荷分布、振动、噪音、摩擦、温升、使用寿命和机械的运转精度等技术性能。

游隙过大，会引起轴承内部承载区域减小，接触面应力增大，从而使用寿命缩短。过大的游隙还会使轴承运转精度下降，振动和噪音增大。

游隙过小，可能会在实际运行中出现负游隙（过盈），引起摩擦发热增大，温升提高，进而使有效游隙更小或过盈更大，如此恶性循环将导致轴承抱死。

不同状态下的轴承游隙和相互关系

残留游隙Δr： 轴承安装后的游隙。轴承在安装后由于配合作用一般内圈胀大，外圈缩小，因此：Δr = Δo –δfi –δfo (1)

式中，δfi 为内圈和轴配合引起的游隙减少量; δfo 为外圈和轴壳配合引起的游隙减少量。

经验数值(配合):

SRB: RIC减小量为紧配合的85%;

CRB: RIC减小量为紧配合的90%;

RBB: RIC减小量为紧配合的80%;

有效游隙Δe： 轴承在实际运转时的游隙。由于轴承在实际工作时受温升和散热条件的影响，一般是内圈温度高于外圈温度，导致游隙减少。因此:

Δe = Δr –δt (2)

式中：δt为轴承内外圈温差导致的游隙减少量。

δt = αΔt Do （mm)

式中，α— 轴承钢的膨胀系数12x10-6 (1/oC);

Δt — 内外套圈的温度差(oC)，Δt = T内 - T外

Do — 外圈滚道直径（mm）。

Do 如无确切数据，可按以下方法估计:对球轴承和调心滚子轴承：Do=(4D+d)/5

对圆柱滚子轴承：Do=(3D+d)/4

举例：

标准游隙的选择

用户在选择游隙时，有条件情况下应该按照公式

理想的有效游隙应当是零游隙，因为能得到最佳的载荷。分配和最长的使用寿命。为了获得较大的刚性和较高旋转精度，可以让轴承在适当的负游隙状态下工作。

但是由于受到安装、配合及轴和孔的加工精度等的影响，理想的零游隙和适当的负游隙很难控制和保证。

因此当工作条件变化较大，安装配合控制得不严，内圈散热条件差，从安全性考虑，则应保留一定的有效游隙，或以最坏情况来验算有效游隙。如用户没有条件做有效游隙验算时，可以参照下表选择游隙。

有效游隙太小造成轴承提前失效实例分析

以上介绍了轴承游隙的基本概念、不同状态下的游隙和相互之间的关系、有效游隙的计算方法、如何选择合适的游隙等内容。通过这些内容的介绍，使您能更科学和合理地选择轴承游隙，延长轴承的使用寿命。

本文参考资料来源：TWB培训资料

如何进行大型透平压缩机可倾瓦径向轴承的常见故障排除

大型透平式压缩机由于具有排气量大、效率高、结构简单、体积小、运转平稳和压缩气流恒定无脉动等特点，目前已广泛应用于石油、化工、冶金、动力和空分等行业。由于这些行业的生产具有连续性强的特点，这就要求压缩机必须拥有良好的性能才能维护好生产大流程的安全稳定运行。透平式压缩机的压缩机转子和轴承是最重要的部件，它们直接决定机组的运行周期。

可倾瓦径向轴承的结构与特点

可倾瓦径向轴承通常由3～5块能在支点上自由倾斜的弧形巴氏合金瓦块组成。瓦块在工作时可以随转速、载荷及轴承温度的不同而自由摆动，在轴径四周形成多个油楔。每一块瓦块通过其背面的球面销及垫片支撑在轴承套中，瓦块可以绕其球面支撑销摆动。润滑油从各瓦块之间的间隙进入轴承。每个瓦块作用到轴径上的油膜作用力总是通过轴径的中心，因此不会产生引起油膜涡动的失稳力，具有较高的稳定性，理论上可以完全避免油膜振荡的产生。另外，由于瓦块可以自由摆动增加了支撑柔性，还具有吸收转轴振动能量的能力，也就是常说的消振性。

可倾瓦有许多优点，但结构复杂、安装检修较困难、制造成本较高且对于外部要求条件苛刻等是可倾瓦的不足之处。但是，随着大功率机组轴承在稳定性、功耗及承载力等方面的要求愈来愈高，可倾瓦正在被越来越多的大功率机组采用。可倾瓦轴承在稳定性、承载力及功耗等性能方面均居各种支撑轴承之首。

可倾瓦轴承运行过程中常见故障现象：可倾瓦轴承温度升高或振动过大。其原因分析及处理见下表。

可倾瓦轴承的检修及技术要求

1. 可倾瓦轴承拆卸程序

1）拆去仪表测温和振动探头及其他妨碍轴承拆卸的接线。

2）拆轴承盖中分面螺栓和定位销，用顶丝轻轻顶起轴承盖，然后吊开轴承盖。

3）拆开轴承体中分面螺栓，拆去径向轴承上部。

4）用抬轴专用工具轻轻将轴提起，提起高度以下半轴承体刚好绕轴转动为限，将下半轴承体绕轴翻转至轴颈上部，拆去下部轴承。注意：不得在转子两端同时提起转子，也不得在末揭压缩机大盖的情况下使用行车起吊转子，带测温元件的轴瓦在翻转中应注意不得碰坏仪表导线。大型主轴转子在运输、保管及拆装吊进吊出过程中，宜轻拿轻放，切勿擦伤与撞击轴承。

5）记录每个瓦块在轴承壳中的位置和方向，松开并拆去瓦块背部定位螺钉，依次取出各瓦块。

6）每次安装与大修机器时，轴承及其各相配合的零部件部分均应予以认真检查与验收，外购件和外修件必须保证内在质量及加工精度。

2. 检修技术要求

（1）可倾瓦块

1）瓦块巴氏合金层应无裂纹、掉块、脱胎、烧灼、碾压、磨损及拉毛等类缺陷。巴氏合金表面不允许存在沿轴向的划痕和沟槽，沿周向的划痕和沟槽的深度不超过0.1mm。瓦块经着色或浸煤油检查，巴氏合金应贴合良好，表面无偏磨，接触印痕沿轴向均匀。

2）瓦块背部承力面光滑，与瓦壳的接触印痕沿轴向均匀并保持线接触，绕轴摇摆的瓦块，受力面接触均匀，与轴销配合不松晃，瓦背无烧灼压痕和重载痕迹。

3）瓦块进油边缘过渡圆滑，适于润滑油进入油楔。

4）同组瓦块厚度应均匀，相互厚度差用假轴或轴颈测量≤0.01 mm。

5）瓦块背面销孔及相应的销钉应无磨损或偏磨，瓦块在瓦壳内摇摆灵活，不顶瓦块。

6）带测温元件的瓦块，其测温元件与瓦块固定可靠不松动，测量元件要全部插入轴瓦块测温孔内，引线绝缘保护层良好。组装后，测温元件及引线不妨碍瓦块在瓦壳内灵活摆动，也不影响整个轴承组装。

7）当轴压在下半支撑瓦上时，左右两块瓦应受载均匀。

（2）轴瓦壳

1）瓦壳中分面密合，定位销配合紧密，把紧中分面螺栓后，瓦壳中分面不错口。

2）轴瓦壳两侧油封无磨损，间隙不超差。油封上下中分接合面密合，且不顶瓦壳，端面不错口。

3）用涂覆红丹粉的办法检查瓦壳在下半轴承座内接触情况，应接触良好。左右两侧与轴承座中分面齐平，两侧间隙前后左右均匀。瓦壳防转销不高出轴承座中分面。拧紧中分面螺栓后，瓦壳中分面、轴承座中分面密合无间隙。

4）轴瓦壳背部紧力和间隙符合制造厂设计要求。

5）瓦壳进油和回油孔与相应的轴承座油孔对正，测振探头孔、温度测量孔等均能对正。瓦壳进油孔限流螺钉不松动、固定可靠，孔径符合要求。进、回油孔不堵塞。

（3）轴承间隙的测量方法 可倾瓦轴承因其结构原因，用其常规的测量方法，很难得到准确的数据，下面介绍三种最常用的测量方法。

1）直接测量法。此方法是用千分尺分别测量轴颈、可倾瓦块及轴承体内孔，通过计算得出轴瓦间隙。具体方法是：把可倾瓦从瓦壳内取出，冼净并除去锈痕及毛刺，将上下瓦壳把紧，用内径千分尺按上下、左右分别测3个不同方向孔径数值，并作好记录。用外径千分尺测量几个瓦块的厚度时，因内瓦面有弧度，测量时要用一个标准圆柱体一起测量，测量时尽最大可能减小误差。根据测得各个部位尺寸，最后计算出轴承间隙，此种方法测得的间隙值准确，但测量时比较麻烦，一旦测量出现较大偏差，会导致测量间隙偏大，用偏大的尺寸去调整轴承配合间隙时，会将轴承的实际间隙调整至小值，从而引起轴承损坏事故。所以，用这种方法进行测量的维修人员，要具有相当高的维修技术水平。否则，不推荐使用这种测量方法。

2）压铅丝测量法。压铅丝测量法是可倾瓦轴承测量间隙最通用、最常用的方法。国内目前可倾瓦轴承常采用5块结构（3块和4块的也有，但不常见），这种结构都是下瓦3块，上瓦2块，因此直接测量的数值不能反映真实间隙。下面介绍5块可倾瓦轴承的压铅丝测量的计算方法：拆下轴瓦洗净擦干，将接近轴承上限间隙1.5倍的等径铅丝放到轴颈处，然后把紧上瓦壳，将铅丝压好后取出，用千分尺在压扁的铅丝上测得取大厚度值，测出铅丝的平均值，得出平均间隙，然后再乘以1.1的系数，就是轴承的实际间隙。这里需要注意的是铅丝直径应为轴承规定上限间隙的1.5倍左右，不能太粗，否则会导致测量出的间隙数据误差加大。

3）抬轴测量法。抬轴测量法是将轴瓦按工作状态的要求安装后，把轴缓慢地抬起，观察轴颈顶端百分表移动的数值来确认轴瓦间隙。抬轴法测量比较直观，操作简便，不需计算，易于采用。但需配备相应的抬轴专用工具，操作风险很大，所以要求具有一定水平的维修人员进行这项工作，工作时应谨慎操作。

抬轴测量法操作时注意：在测量时，必须用专用工具或手拉葫芦进行抬轴测量，绝对禁止直接使用吊车抬升轴；在抬升轴测量过程中，当百分表数值不变化时，即停止轴的抬升，防止轴承被拉坏；由于测量位置的不同，将会导致测量数值的误差，要综合考虑各种因素对测量数值精度的影响。

4）瓦背配合情况的测量（瓦背紧力）（0.01～0.05mm）。压铅丝测量法在瓦壳背部和轴承座中分面分别放置直径约0.05～0.1mm的铅丝测量，两铅丝压后的厚度差值，即为瓦背配合的间隙或过盈。直接测量法测量轴瓦块外径尺寸和轴承座内孔径，两数之差即为瓦背过盈或间隙。

3. 检修注意事项

1）可倾瓦轴承瓦块不允许对轴瓦刮削，但为使整个轴承接触良好，可在瓦量不超差并达到巴氏合金表面技术要求的前提下适当修整局部毛刺、划痕、积碳点。

2）瓦块连同瓦壳一起更换时，应用红丹检查新装的下瓦壳与下轴承座的接触情况，新瓦壳在轴承座瓦窝内不得松晃，防转销不高出轴承座中分面。

3）在更换一副瓦块时，要按照可倾瓦块的编号、安装位置及方向进行更换。可倾瓦块位置和方向不得装错，否则可倾瓦轴承会直接被损坏。

以上节选自《通用机械》2020第5期

大型透平压缩机组可倾瓦轴承的检修技术

作者：济南杭氧气体有限公司 邢佑兵

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