3 臥螺離心機軸承選擇和計算
西安某石油機械制造公司生產(chǎn)的LW6OOX1500臥螺離心機在改進前的主要參數(shù)見表1。
LW6OOX1500離心機在克拉瑪依油田使用中，出現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓支撐軸承很快損壞的情況，損壞時間從3—90 h不等，維修更換后仍出現(xiàn)同樣的問題。轉(zhuǎn)鼓支撐軸承是離心機中比較薄弱的部件，其損壞由各方面原因的綜合表現(xiàn)，主要是由于工作現(xiàn)場環(huán)境條件比較惡劣(溫差大，風(fēng)沙大)、離心機設(shè)計考慮不全面和制造工藝水平較低等原因造成的。對LW600X1500離心機進行數(shù)次改進，改進后的離心機在克拉瑪依油田使用中獲得成功，工作1200h未出現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓支撐軸承損壞，運行狀況良好，初步達到了設(shè)計及使用要求。
3．1 軸承的類型選擇基本額定動靜載荷計算
(1)軸承類型選擇
對于軸承座3(圖1)中的軸承，在現(xiàn)有制造工藝水平下，軸承座、底座加工和裝配精度達不到設(shè)計要求，改為調(diào)心球軸承可在一定程度上彌補兩軸承不同心問題；其次由于離心機轉(zhuǎn)速較高，而球軸承的極限轉(zhuǎn)速通常要高于同內(nèi)徑的滾子軸承，所以選用調(diào)心球軸承。運轉(zhuǎn)測試證明，在工藝條件和工作條件不變的前提下使用調(diào)心球軸承與使用深溝球軸承相比較，前者軸承的工作溫升要比后者的工作溫升低20℃左右。對于軸承座8(圖1)中的軸承，主要考慮到承受軸向力作用，單個角接觸球軸承滿足不了離心機軸向受力要求，因為一對角接觸球軸承能夠承受的軸向力是單個軸承的1．62倍，所以選用一對角接觸球軸承。
(2)徑向當(dāng)量動載荷JP計算
對于軸承座3和8內(nèi)的支撐軸承，徑向載荷受力計算公式如下：
離心機在改進前沒有考慮 。但是在實際工作中，有鉆井液粘附于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，考慮其引起的偏心力作用使設(shè)計更加全面。
(3)確定軸向當(dāng)量動載荷
臥螺離心機工作時，螺旋輸送器會受到一定的軸向力作用，支撐輸送器軸承選用能夠承受軸向力的圓錐滾子軸承。離心機實際運行說明，支撐輸送器的圓錐滾子軸承極少損壞。設(shè)計計算中是否考慮支撐轉(zhuǎn)鼓軸承所受的軸向力，及該軸向力大小如何計算一直是比較難處理的問題。以前設(shè)計認為軸向力較小，選用深溝球軸承完全滿足工作要求。但是，在返廠維修的臥螺離心機中80％ 的情況是由于轉(zhuǎn)鼓支撐軸承損壞而導(dǎo)致離心機不能工作，根據(jù)軸承損壞情況分析，軸承實際受到了較大軸向力作用。因此計算中應(yīng)考慮該軸向力，但軸向力大小確定較困難，用一般的測量手段也很難測出大小�？紤]到軸向力相對于徑向力較次要，實際改進設(shè)計中按軸向力為徑向力的一半來計算 】。
(4)沖擊載荷系數(shù) 選擇
離心機在工作時有振動與沖擊存在，主要由于進料不均勻、兩軸承座不同心和物料粘附于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁后產(chǎn)生不平衡力等原因造成。沖擊載荷系數(shù) 應(yīng)選擇中等沖擊1．2～1．8I4】。
3．2 軸承的基本額定壽命計算
固控設(shè)備中臥螺離心機為間歇式開機，平均每天使用3h左右，設(shè)計壽命10年。預(yù)期使用壽命應(yīng)選為10000h較合適。
3．3 軸承合理游隙的選擇
滾動軸承的周向固定和徑向游隙大小是通過軸承與軸承座的配合達到的。徑向游隙不僅關(guān)系到軸承的運轉(zhuǎn)精度，同時影響它的壽命。軸承游隙直接影響軸承的載荷分布、振動、噪聲、磨損、溫度和機械運轉(zhuǎn)精度等技術(shù)性能。軸承的額定載荷隨游隙大小而變化，軸承樣本中的額定負荷就是軸承在工作游隙為零時的推薦值。
過盈配合的軸承應(yīng)該通過計算選擇合理的徑向游隙。內(nèi)圈由于動平衡及轉(zhuǎn)動時不平衡的考慮，內(nèi)圈受到??上受力不均，則當(dāng)套圈壁厚與直徑相比較薄時容易變形。如果壓力均勻地施加于內(nèi)
圓周或外圓周，且壁厚超過直徑的20％ ，可視為厚壁圓環(huán)進行計算，具體計算方法為以下陳述。
假設(shè)離心機軸長為2m時，由于溫差引起的伸縮量在lmm以上，此伸縮量足以使支撐軸承損壞。因lt，在設(shè)計中一端軸承選擇過渡配合，以便使轉(zhuǎn)鼓軸在熱脹冷縮時可以相對于調(diào)心球軸承內(nèi)圈進行有限滑動，避免軸承受到因熱脹冷縮產(chǎn)生的軸向力作用。
基于以上計算，支撐軸承中一對角接觸球軸承一端應(yīng)選用過盈配合，并計算合適的過盈量。調(diào)心球軸承一端應(yīng)選用過渡配合。
3．4 軸承潤滑及潤滑結(jié)構(gòu)
軸承的潤滑及潤滑結(jié)構(gòu)對軸承的壽命有極大影響。脂潤滑可做到充填一次潤滑脂后長時間不需補充，且其密封裝置的結(jié)構(gòu)也較簡單，因此在鉆井液離心機中使用廣泛。潤滑脂的填充量以填充軸承和軸承殼體空間的1／3～1／2為宜，一般
潤滑脂填充量隨軸承轉(zhuǎn)速升高而減少，當(dāng)轉(zhuǎn)速很低時，為防止外部異物進入軸承內(nèi)，可填滿軸承空間。該離心機選用極壓鋰脂潤滑油。
因此為該離心機的軸承座8(圖l中)設(shè)計了較獨特的潤滑結(jié)構(gòu)，很好的解決了軸承潤滑和調(diào)節(jié)一對角接觸球軸承的間隙問題。如圖2所示，從注油孔l注入的潤滑脂可通過軸承擋圈2的通孔直接進入一對角接觸球軸承中間，在軸承3高速旋轉(zhuǎn)時，潤滑脂將對軸承起到很好的潤滑作用，極大的改善了軸承的潤滑條件。適當(dāng)設(shè)計軸承擋圈4的厚度可調(diào)節(jié)一對角接觸球軸承的間隙，而適當(dāng)?shù)拈g隙可在一定程度上延長角接觸球軸承的壽命 】。
4 總 結(jié)
筆者在實踐的基礎(chǔ)上，提供了一種臥螺離心機轉(zhuǎn)鼓支撐軸承選擇與計算方法。應(yīng)用此方法設(shè)計的臥螺離心機，壽命提高了3倍以上，軸承溫升由原先柏。左右下降為2O。左右，軸承運轉(zhuǎn)噪音由原先80dB左右下降為60dB左右。該產(chǎn)品得到了客戶的廣泛認同，取得了良好的經(jīng)濟效益。