旋转氧弹油浴托架座故障分析及解决方案

江 巍

中国石油化工股份有限公司润滑油茂名分公司 广东茂名市

一、设备现状

由大连某厂生产的DZY-028型润滑油氧化安定性试验仪（旋转氧弹法）是一台用于进行润滑油氧化安定性试验的分析设备，满足SH/T0193《润滑油氧化安定性的测定 旋转氧弹法》。其工作方式是在油浴内置有4个氧弹托架，与水平面呈30°一字布置，在150℃的油浴中，将充装好试样及一定压力氧气的氧弹弹体倾斜放入，置于托架上，由驱动电机带动（图1），通过齿轮带动各个氧弹托架以100r/min的速度转动（图2），一般连续运行时间根据试验油品的抗氧化性能不同，在100～3000min范围调整。试验目的是考察润滑油产品的抗氧化性能。

但是在实际运转过程中，新仪器投入使用不足3个月，就出现托架卡死现象，致使氧化试验失败。

图1 氧化安定性试验仪工作示意图

维修托架卡死故障一般需要等油浴内的硅油由150℃降至常温后，先排空槽内的硅油等，再进行拆除维修，更换周期一般要两个工作日，虽然更换费用不太高，但消耗时间较长，且每次试验中途失败易影响产品及时出厂投向市场，其对润滑油生产企业带来的损失是无法估计的。

图2 浴槽内各托架之间连接方式

二、问题分析

经过检查发现，在仪器转动托架座中装有深沟球轴承，靠近传动齿轮一端为6201RS轴承，另一端为6200RS轴承（图 3）。

损坏的轴承多为靠近传动齿轮的6201RS轴承，损坏现象为保持架损坏，1粒或2粒钢球脱离保持架（图 4），并被挤压破碎，使整个轴承卡死，无法转动。最终4个氧弹托架全部停止转动，试验失败。

图3 原托架座轴承结构

图4 损坏的轴承

最初的维修方式是简单拆除损坏的轴承，采用原型号轴承进行更换，但是维修不久仪器又出现托架卡死现象，且此现象多次发生，在4个托架中轮流发生。

经过分析，托架座轴承故障的原因是选用的轴承不当所致。首先，在试验初期，由于安装氧弹体时产生了一定的轴向载荷，使轴承内的保持架发生变形；然后在长期的150℃环境下，轴承内部的托架无法耐受高温环境，转轴连续不停地转动，转速虽然不高，仅为100r/min，但摩擦力矩较大，使轴承内保持架的变形更加严重，使轴承内部的间隙逐渐变小，摩擦增大，最终导致损坏卡死。

三、改进措施

根据托架座的实际工况，需要对托架座的轴承进行改造。选用6200/6201耐高温深沟球轴承。该型轴承内部没有保持器，只由滚动体组成，可以满足200℃左右工作条件，该型轴承按普通级公差生产，且游隙远大于普通轴承，因此通常不适合高速运转场合，仪器托架座转速仅为100r/min，能够满足轴承的需要。

考虑轴承除了要承受径向载荷外还要承受轴向载荷（特别是安装及拆卸时），为了确保安全可靠，对轴承室内的凸台进行重新加工。将装有6201轴承即在安装氧弹杯时受轴向力的轴承座深度增加10mm，使其能够安装两个轴承，在内侧安装耐高温的深沟球轴承，主要用以承受径向载荷，外侧在靠传动齿轮端，除了能安装耐高温深沟球轴承外，再增加1个7201AC单列角接触球轴承，使其能充分承受在安装氧弹体时的轴向载荷。对于托架座的另一端，考虑到在拆卸氧弹时会产生的轴向力，有可能使整个托架轴拔出，导致单列角接触球轴承损坏，故将该处轴承室深度增加2mm，在轴端开螺丝孔，安装轴后再增加1片外径20mm，厚3mm的垫片，中间用M4沉头螺丝进行紧固，可有效防止轴被拉出（图5）。

四、改造效果

通过对托架座轴承系统进行改造，经过连续6个月的使用，每天高低温反复不断试验，轴承运转良好，每次试验都能顺利完成，确保了试验样品及时完成测试，同时相应减少了维修工作量。

1 GB/T 272—83滚动轴承代号方法[S].北京：中国标准出版社

2 GB/T 7813—1998滚动轴承附件轴承座外形尺寸[S].北京：中国标准出版社

3 苗澍，高亮.6201—2RZ深沟球轴承保持架断裂故障分析.哈尔滨轴承.2010.6（31卷）第2期