磨损分析

磨损分析（精选12篇）

磨损分析 篇1

0 引言

磨损是造成机械零件功能退化以致失效的重要因素。多年以来, 摩擦学界在磨损机理、摩擦学系统分析理论与方法、磨损表面微观分析等方面进行了大量的研究[1]。但磨损研究方法仍以大量的试验为主, 且着重于微观层面, 不仅造成很高研发成本, 也难以为工程设计提供快捷的方法。数值仿真技术可以弥补上述不足, 为摩擦学研究提供了一种新的手段[2], 其中, 有限元仿真分析已在工程中广泛应用, 特别是在磨损分析和摩擦学系统特性预测方面具有较强的实用性[3]。磨损通常定义为“两表面在相对运动时发生的材料的渐进损失的现象”[4]。在有限元分析中, 这种接触表面材料的损失, 可看作移动边界问题, 最简单的方法是直接用侵蚀 (erosion) 算法, 即当某个单元的磨损量达到给定值时, 将该单元删除, 并将新暴露出来的单元边界作为新的接触面。这样做虽然简单, 但生成的磨损面不太光滑。另一种方法是根据磨损量的大小, 动态确定每个时间步的表面形状, 并将原节点向法向移动[5]。但是这样可能会导致表面附近的单元形状发生畸变, 需要采用一定的光滑算法以重新生成网格。本文提出了基于有限元分析的滑动磨损仿真预测方法, 详细分析了其中边界节点移动和网格畸变两个关键技术难点及解决方法, 并通过方块-圆环试验对所提方法进行了验证。

1 滑动磨损的预测方法

磨损计算采用实际中广为认可的Archard模型[6]:

$\frac{V}{s}={\rm K}\frac{F{}_{\text{Ν}}}{{\rm H}}(1)$

式中, V为磨损体积;s为滑动距离; K为量纲一磨损系数;FN为法向载荷; H为材料的布氏硬度。

对于工程应用人员而言, 磨损的深度更具有实际意义, 因此假定特定微小面积ΔA, 将式 (1) 的两边同时除以ΔA, 得到Archard模型计算公式的另一种微分形式:

$\frac{\text{d}V}{\text{d}s\text{Δ}A}={\rm K}\frac{F{}_{\text{Ν}}}{{\rm H}\text{Δ}A}(2)$

令$\frac{F{}_{\text{Ν}}}{\text{Δ}A}=p$为接触点处的接触压力, $\frac{\text{d}V}{\text{Δ}A}=\text{d}h$为线磨损深度。因此式 (2) 可变为

$\frac{\text{d}h}{\text{d}s}={\rm K}{}_{\text{d}}p(3)$

式中, Kd为线性磨损系数, Kd=K/H。

从式 (3) 可看出, 磨损系数Kd和接触压力p是进行磨损仿真的关键参数。特定载荷下的磨损系数Kd可通过试验方法 (销盘试验机) 经相应换算得到。

有限元方法可实现对接触问题的求解, 根据节点的接触状态可得到具体的接触位置和接触压力。应用式 (3) 对磨损过程进行离散, 并建立方程:

hj, n=hj-1, n+Δhj, n (4)

式中, Δhj, n为节点n在第j个仿真步内的磨损量;hj-1, n为节点n在j-1个仿真步的总磨损量;hj, n为节点n在j个仿真步的总磨损量。

假定每个仿真步内接触参数为定值, 那么利用欧拉积分法对式 (4) 进行累积计算得到每个节点的磨损量, 从而实现对整个磨损过程的模拟。具体实现方法为:应用ANSYS软件进行接触模型求解, 并在每次仿真步计算后沿着表面内法向重新定位边界节点, 当边界节点变动量超过其所在单元的高度的特定比例后, 更新网格。

2 关键难点的解决方法

2.1 接触点法向量的计算

通常认为磨损是沿接触面的内法向进行的。因此应用有限元方法进行磨损仿真时, 接触表面上的每个节点的内法向必须确定。

图1所示为二维单元, 节点1、2、6位于边界线上。r${}_i^1$和r${}_i^2$是节点1指向它位于边线上的两个相邻节点的向量, 那么它们的法向量n${}_i^1$和n${}_i^2$可由下式得到:

r${}_i^k$n${}_i^k$=0 k=1, 2 i=1, 2, …, N (5)

为确保向量n${}_i^1$和n${}_i^2$指向接触面的内法向, 式 (5) 必须同时满足:

n${}_i^k$si≥0k=1, 2 (6)

式中, si为节点1指向与它相邻的内部节点的向量。

最后, n${}_i^1$和n${}_i^2$的均值向量ni将用于磨损计算的真实法向量, 即

$\mathit{n}{}_i=\frac{1}{\parallel \mathit{n}{}_i^1+\mathit{n}{}_i^2\parallel }(\mathit{n}{}_i^1+\mathit{n}{}_i^2)(7)$

同理, 对于三维单元, 某节点的内法向量应是与其邻属的4个单元面的法向量的线性组合。如图2所示, 节点i和与其相邻的4个节点形成4个向量分别为r${}_i^1$、r${}_i^2$、r${}_i^3$和r${}_i^4$, 相邻的两个向量可表达单元所在平面。那么, 过节点i且垂直于单元1的法向量可由下式计算:

npk=εijkrqirrj=0 ∀p, q, r (8)

$\mathit{n}{}_i=\frac{1}{\parallel \mathit{n}{}_i^1+\mathit{n}{}_i^2+\mathit{n}{}_i^3+\mathit{n}{}_i^4\parallel }(\mathit{n}{}_i^1+\mathit{n}{}_i^2+\mathit{n}{}_i^3+\mathit{n}{}_i^4)(9)$

式中, εijk为矢量叉乘时的置换符号。

2.2 网格畸变的处理

磨损过程仿真中材料的去除是通过重新定位边界节点以生成新的磨损表面来模拟的。但是重新定位边界节点有可能会造成网格的极度扭曲, 以致求解困难, 因此有必要更新网格。如图3所示, 接触边界由节点1、2、3所在边界构成, 初始位置如图3a所示。移动边界节点1、2、3到新的位置1′、2′、3′, 由于节点2侵入了别的单元, 造成单元①发生了扭曲, 破坏了原有的网格拓扑关系, 如图3b所示。为了维持网格的规则化, 本文引入形状拓扑优化算法中的边界位移法, 来实现边界节点和内部节点的同步移动, 从而减小网格的扭曲和畸形, 如图3c所示。有限元分析中, 总体方程[7]的矩阵形式可写为

KV=f (10)

式中, K为整体刚度矩阵;V为位移矢量;f为整体节点力矢量。

根据基于有限元方法的结构优化思想中的边界位移法[8], 将所有节点分为边界节点和内部节点, 则式 (10) 可以写为

$\left[\begin{array}{cc}\begin{array}{l}\\ \mathit{{\rm K}}{}_{\text{b}\text{b}}\end{array}& \begin{array}{l}\\ \mathit{{\rm K}}{}_{\text{b}\text{d}}^{\text{Τ}}\end{array}\\ \mathit{{\rm K}}{}_{\text{b}\text{d}}& \mathit{{\rm K}}{}_{\text{d}\text{d}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\begin{array}{l}\\ \mathit{V}{}_{\text{b}}\end{array}\\ \mathit{V}{}_{\text{d}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\begin{array}{l}\\ \mathit{f}{}_{\text{b}}\end{array}\\ 0\end{array}\right](11)$

式中, Vb为边界节点位移;Vd为内部节点位移;fb为作用在边界节点上的虚拟力。

根据式 (11) 可得出

KddVd=-KbdVb (12)

根据式 (12) , 如果把计算出的边界磨损深度视为给定的边界节点位移Vb, 在刚度矩阵已知的情况下该方程将转化为以Vd为未知量的线性矩阵方程, 应用高斯法求解该方程可得到在给定边界节点位移变动量时内部节点的相应位移Vd。因此在磨损模拟过程中, 边界节点和内部节点将根据式 (12) 同步移动, 以避免网格的扭曲畸形。

3 试验验证

应用ANSYS软件建立了如图4所示的测试模型。采用四分之一圆环和加压方块来模拟滑动磨损, 圆环具有绕轴线且振幅为3°的往复摆动。方块上表面施加垂直向下的载荷。使用面-面接触单元CONTA174和目标单元TARGET170描述实体之间的接触。为了消除接触分析中产生的刚体运动现象, 在方块4个角点处建立Link单元, 该单元的一端在方块上, 另一端被完全约束。整体上采用增广拉格朗日算法进行接触模型的求解。

线性磨损系数是磨损仿真计算的关键参数。本文采用销-盘磨损试验机测试得到。由于通常磨损是以质量损失来定义的, 因此通过以下公式可将质量损失换算为磨损深度, 进而以求得线性磨损率, 即

${\rm K}{}_{\text{d}}=0.1\frac{m{}_{\text{l}\text{o}\text{s}\text{s}}}{\rho A}(13)$

式中, mloss为质量损失, g;ρ为材料密度, g/cm3;A为接触面积, cm2。

由于磨损过程进行得十分缓慢, 对每一时刻的磨损进行计算, 既没有现实必要, 也耗费太多的计算机资源。本文采用两个等效策略来实现对磨损进行快速预测:其一, 将环往复摆动一次视为一个循环, 且假定1000个循环内磨损量相同, 那么将一次计算得到的磨损量乘以1000来等效1000次往复运动造成的磨损, 并将这一过程定义为一次分析计算;其二, 100次分析计算就等效为104个往复滑动循环。如此等效策略可以在较高保真度的情况下大幅提高计算效率。

最后, 为了将该磨损预测方法应用于某起吊设备销连接副的磨损分析中, 采用与其相同材料的圆环、方块进行滑动磨损试验 (图5) , 以验证上述滑动磨损预测方法的可靠性。测试材料均为40CrNiMoA, 表面硬度为42～58HRC。加载荷为460N, 并采用坐标测量仪来准确测定被测件的磨损表面轮廓坐标。将未磨损和磨损后的轮廓坐标做求差运算可得到接触面的磨损深度。

图6所示为有限元仿真预测方法和试验所得结果进行的对比。以被测件接触圆弧周向角度为定位基准, 可看出仿真与试验结果中最大磨损深度均出现在圆弧面中央区附近。仿真预测的最大磨损深度值为0.032mm, 其对应实测值略大于预测值, 总体上实测值的分布基本与仿真结果一致。

4 某起吊设备销连接副的磨损预测

针对某型起吊设备 (图7) , 工程实际测得销轴所承受载荷为140kN, 且有3°的往复摆动。应用前述的方法建立图8所示的仿真模型, 并进行分析计算。等效磨损过程为4×105个往复循环。应用有限元方法对接触磨损进行分析预测既可以得到任意时刻的接触状态, 还可以对接触副的表面轮廓乃至使用寿命进行预测。图9所示为磨损前后有限元分析得到的接触区压力分布状况。由图9可见, 磨损后接触区宽度增大, 但接触压力峰值显著的减小, 意味着承载区扩大, 接触压力呈现均匀化的趋势。图10所示为沿销的接触面的磨损深度。由于在载荷作用下, 销与销套只有一侧存在接触, 故以半圆 (即0～180°) 为定位坐标。最大磨损出现在中央部位 (x=0) , 其值约为1.84mm。图11所示为实际测量得到的磨损前后的销轴轮廓线, 可见最大磨损深度的部位与有限元分析结果相同, 都出现在中央部位, 但是其磨损深度最大值约为2.08mm。对比可知, 有限元分析得到的最大磨损深度结果小于实测值, 其原因可能为试验测得磨损率与工程实际中磨损率存在偏差。另外, 本文中有限元分析采用准静态接触模型, 而工程实际中一般会存在冲击振动, 它会导致磨损的加剧, 这一现象也可能是分析计算值和实测值不一致的原因。

5 结论

(1) 根据有限元方法, 将磨损过程离散化, 通过一系列准静态模型对动态、非线性磨损问题进行求解分析, 实现对复杂的磨损过程的仿真, 可为实际工程应用提供现实可用的摩擦学设计工具。

(2) 将磨损问题视为移动边界问题, 通过表面单元的法向量的线性组合来表达边界节点的移动方向。利用结构优化算法中的边界位移法可有效解决内部网格的畸变问题。

(3) 采用合适的插值方法和等效策略可对磨损过程实现快速的仿真。插值步长和等效循环数需要优化选取, 以提高计算的精确度。

参考文献

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[6]温诗铸.摩擦学原理[M].北京:清华大学出版社, 1990.

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[8]Choi K K, Chang K H.A study of Design VelocityField Computation for Shape Optimal Design[J].Finite Elements in Analysis and Design, 1994, 15 (4) :317-341.

磨损分析 篇2

摘要：随着技术的不断发展，循环流化床由于其适用范围广、热效率比较高、环保性比较强，已经得到了广泛的应用。然而在锅炉运行的过程中，其受热面容易遭到磨损，从而对整个系统的稳定运行产生了严重的影响。本文对受热面磨损的机理进行了深入的研究，并且根据其产生的原因提出了相应的解决措施，从而保证了机组的正常运行。

关键词：循环流化床(CFB);受热面;磨损;对策

0 引 言

在近几十年来，循环流化床锅炉作为煤清洁燃烧技术得到了迅速的发展[1]。这是一种新型的燃烧技术，其与传统燃烧技术存在着明显的区别，其主要机理如下所示：颗粒在流化的状态下，其与空气中的氧气进行充分地接触，吸收空气中的热量，保证燃料颗粒的完全燃烧。燃烧释放出的热量主要由水冷管吸收，燃烧后烟气通过旋风分离器，将携带的固体颗粒分离出来，这部分颗粒经过物料输送装置再次返回到炉内进行燃烧，分离后的烟气通过引风机进入机组的尾部烟气通道，经过过热器、空气预热器进行一系列的换热，随之经过空气冷却塔排放到大气环境中。由于燃料颗粒始终处于流化的状态，使得其对锅炉的冲刷作用比较严重，从而导致锅炉磨损的发生。锅炉运行过程中易磨损区域 1 2

图1 循环流化床锅炉磨损区域

对于循环流化床而言，机组磨损区域如图1所示，主要包括以下三个区域：1-受热面水冷壁管、2-旋风分离器和3-尾部对流换热面。其中，水冷壁管是锅炉最容易磨损区域[2]。资料显示，大部分CFB的安全事故主要是由于受热管磨损所造成的[3]。因此，本文的研究主要针对水冷管的磨损机理进行简单的介绍。水冷管易磨损区域

由于水冷管主要安装在炉膛的四周，当燃料在炉膛内燃烧时，其燃烧释放的能量主要由水冷管吸收，从而使其成为磨损最为严重的区域[4]。通过对CFB水冷管磨损进行深入的研究，我们发现，其磨损情况比较严重的区域主要包括以下几个方面：

(1)水冷管与耐火材料过渡区的磨损。为了提高锅炉的热效率，就需要增加其加热面，循环流化床与传统锅炉水冷管的铺设方式不同，耐火砖主要铺设在炉膛下部区域，使得两者之间存在一段间隔区域，导致烟气的流动发生了变化，从而使得这段区域的水冷管磨损严重。

(3)不规则管壁区域的磨损。在循环流化床实际运行的过程中，会需要设置一些观察口和检测口，使得炉膛形状出现不规则的情况。在这些区域，水冷管的铺设就需要进行特殊设计，从而导致在这些区域拐弯处的磨损情况比较严重。与此同时，在水冷管对接的过程中，需要采取焊接的方式，在焊接位置也会比较容易出现磨损。水冷管磨损原因分析

在锅炉实际运行的情况下，磨损问题能否有效解决，关系到机组的正常运行。因此，我们首先需要对其磨损原因进行深入的分析。水冷管磨损过程也是非常复杂的，然而其主要原因主要包括以下几个方面：

(1)燃料颗粒在燃烧的过程中，需要保持流化的状态，颗粒运动速度比较快，其对水冷管的冲击作用比较严重，从而使水冷管受到磨损。

(2)水冷管的铺设具有一定的不规则形，因此导致其受热不是非常的均匀，在长期运行的过程中，其就会面临破管的风险[5]。

(3)炉膛内沿水冷管下流的燃料颗粒与流化上升的颗粒运动方向不一致，导致局部涡流的产生，从而对管壁产生一定的磨损。水冷管磨损影响因素分析

影响水冷管磨损的因素有多种，主要包括燃料的性质、机组运行参数、水冷管的特性等[6]。4.1 燃料性质的影响

循环流化床能够得到广泛的应用，其主要优点就是燃料的适用范围比较广，因此对于不同燃料，其特性存在着较大的差距。不同燃料对于水冷管的磨损情况是不同的。对于一些磨损性比较强的燃料而言，长期使用这一燃料，就会使得锅炉相关组件的维修周期明显缩短，与此同时，燃料颗粒的形状也会对锅炉的寿命产生较大的影响[7]。4.2机组运行参数的影响

对于机组运行参数而言，其影响因素主要包括以下几个方面：

(1)流化风速的影响。如果流化风速过大，就会使得炉膛内的燃料颗粒浓度增大，颗粒的运动速度得到明显的提升，使得颗粒间的摩擦逐渐加重，然而其对水冷管的冲击作用也得到一定程度的提高，从而导致水冷管的磨损加剧。

(2)循环倍率的影响。当机组负荷提高时，就会使得循环倍率得到相应的增加，使得炉膛内热量的传递得到很大程度的改善。燃料颗粒浓度升高，水冷管的换热系数相应的提高，其管道表面的磨损也较为严重。

(3)床温的影响。炉膛内烟气温度随着床温的升高而增加，如果烟气温度过高，就会使得炉膛内的颗粒软化，使其粘附在水冷管表面，导致其受热不均，产生一定的磨损。与此同时，温度过高也会对管道的机械性能产生一定的影响。如果温度过低，就会使得管道温度低于烟气内水蒸气的露点温度，从而使其发生凝结，容易造成管道的腐蚀。4.2水冷管特性的影响

(1)水冷管材质的影响。水冷管的材料硬度及其相应的热物理性能与其磨损具有紧密的联系。

(2)水冷管布置方式的影响。对于其排列方式而言，主要包括顺排和错排，然而顺排磨损的影响较错排而言相比较小。管道之间的空隙距离也会对气泡产生一定的影响。与此同时，在设计的过程中，尽量减少弯管出现的数量。水冷管防磨损的主要技术措施

(1)在水冷管的表面涂抹一些防磨损材料。相比于水冷管材质而言，涂抹材料的硬度相对比较大，在机组运行的过程中，水冷管表面温度比较高，涂抹材料

能够形成一层比较致密的保护层，从而避免水冷管的磨损。

(2)水冷管设计的过程中，减少管道拐弯的现象。在对其进行焊接时，需要将其焊缝位置进行打磨，从而减小燃料颗粒对其的冲击作用。

(3)在水冷管布置的过程中，尽量选用顺排的布置方式。

(4)选择合理的机组运行参数。通过前面介绍，机组运行参数的合理选取对水冷管的防磨起着关键性的作用。在实际运行的过程中，要综合考虑系统实际需求和管道保护的多种因素。

(5)燃料的合理选取。需要对燃料的特性及其颗粒的粒径进行合理控制，选取一些硬度适中、燃烧热量比较高的煤种作为燃烧燃料。并且还要选取合适的燃料颗粒粒径，在保证机组正常运行的过程中，减少颗粒对管道的磨损。结论

管道防磨是保证机组正常运行的必要条件，我们需要加强其重视。通过本文的研究，循环流化床管道的磨损过程非常复杂，我们对其主要运营进行了深入的分析。其影响因素也是多种多样的，其主要影响因素主要包括燃料的性质、机组运行参数、水冷管的特性等。针对上述的影响因素，提出了一系列的解决措施，其主要目的就是能够从根本上解决管道的磨损现象，保证机组的正常运行，提高其运行寿命，从而实现效益最大化。

刮板板输送机的磨损及对策分析 篇3

关键词：刮板输送机；磨损；对策

中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）21-0077-02

1 概 述

采煤工作环境恶劣，不仅煤炭中含有硫物质和磷物质，而且处于潮湿的煤环境中，这些物质都会遭到腐蚀。刮板板输送机在对物料进行传输的过程中，就会在由于硬质煤块的存在，在传输中对卡溜槽产生冲击作用而导致摩擦。如果煤层具有一定的倾斜角度，在开采的时候，机会导致刮板输送机向下窜。

随着工作面的底板变软，就会导致下沉现象出现。刮板输送机在于其他设备相互配合使用的时候，也会出现相互之间的摩擦。比如，当刮板输送机配合采煤机以及液压支架使用的时候，刮板输送机运行中，采煤机行的走轮就会沿着刮板输送机运行的齿轮轨道运行，三者相互配合完成煤传输的各项工作。本论文研究的刮板输送机为南通奥普机械专业的刮板输送机生产商的产品，胶带宽度为500 mm，输送长度低于12 m，功率为3 kW，输送速度为20/s，输送量为20 t/h。

2 刮板运输机运行中遭到磨损的机理

2.1 刮板运输机运行中的链条磨损

刮板运输机的链条属于是驱动装置，对煤炭的运行起到了带动作用。刮板运输机的上部用以煤炭运输，下部则接触到槽体，两者之间互动完成煤炭运输工作。当刮板运输机是链环与链轮之间相啮合的时候，受到滑动作用的影响就会导致刮板链条损坏。如果刮板链条已经出现磨损而没有采取有效措施解决，就会导致链条国度磨损而断开。刮板运输机的运行故障中，超过一半以上的事故都是因此而导致的。因此，对于刮板运输机的磨损问题一定要高度关注[1]。

根据工作经验总结的结果，刮板运输机的链条磨损可以通过观察以初步确定。当对刮板运输机进行检查的时候，发现有三个位置很容易出现磨损，即链轮啮合的过程中产生相互之间的滑动而引起摩擦形成链条圆弧外侧磨损、槽帮摩擦而导致的链条直边的外侧磨损、链条和槽体之间相互接触的部位因相互之间摩擦而产生磨损。

刮板运输机运行中，其底侧也会产生磨损，这种磨损是煤炭重载下，使底侧与槽体之间产生摩擦运行。刮板链条的磨损除了由于摩擦而产生的之外，由于刮板运输机运行环境超市，也会因潮湿而使链条遭到腐蚀。矿井水是腐蚀链条的重要条件，还有煤炭中的硫物质和磷物质，这些物质均为酸性，对链条起到腐蚀作用，随着链环之间所形成的冲击力，就加大链条的磨损度。刮板链条如果产生磨损，就会使传动负荷进一步加大，由此而使磨损的程度也有所增加，工作效率也会相应地下降而造成煤炭损失。

2.2 刮板运输机运行中的槽体磨损

刮板运输机的槽体对刮板链条以及上面所承载的物料起到一定的支撑作用。刮板运输机包括五个槽体部分，即机头槽体、机尾槽体、二节槽体、中部槽和过渡槽。当槽体产生磨损的时候，主要是槽帮和底板处产生磨损[2]。两者出现磨损的原因雷同，都是在刮板滑动中与槽帮或者底板之间产生摩擦而引发的磨损。所不同的就是磨损的位置有所不同，槽帮磨损是在上翼，磨损的速度是非常快的。

当煤炭机械产生垂直方向载荷，当槽体遭到下落的煤炭的冲击的时候，就会加大槽体的磨损程度，而外液压支架推动和拉拽的作用下，槽体也会产生变形。

2.3 刮板运输机运行中的齿轮磨损

刮板运输机运行中的齿轮磨损主要是指大型化的煤炭运输机运行中，而导致的板运输机齿轮磨损。大型化的煤炭运输机运行的功率是比较大的，设备输出的扭矩也会很大，齿轮受力因此而增加而导致齿面温度升高，润滑膜在高温运行环境下而出现破裂。

如果此时没有采取有效解决措施而使齿轮继续工作，就会导致齿轮的表面出现裂缝，在荷载加大的情况下，裂缝也会扩展，就必然会导致齿轮的表面的破损处出现腐蚀，如此而增加了齿轮运行中的磨损程度。由于刮板运输机的工作会存在粉尘，即便是微细的粉尘，落到齿轮表面或者是润滑油当中，也会导致齿轮受到磨损。

3 解决刮板运输机磨损的对策

3.1 解决刮板运输机链条磨损的对策

刮板运输机链条出现磨损问题，所需要采取的对策就是提高链条的耐磨度。在进行链条制造的时候，可以选用具有较高耐磨度的链条。

如果选用新型的耐磨材料会提高链条生产和加工的成本，也可以在工艺上采取技术措施，如果对链条采用热处理技术，可以提高链条的腐蚀性，由此而增加链条的抗磨损性，提高链条的使用寿命[3]。可以再链条的设计上有所改善，比如，链环采用扁圆型的，这种链条加工和制作的成本比较低，不仅重量轻，而且具有较高的抗磨损性能，而且安装和拆卸非常方便。之所以扁平的链条具有较强的抗磨损性，是由于齿轮表面的受理被改变了。刮板运输机应用这种链条，就可以提高运输及的使用寿命。

所选用的链条除了要考虑到抗磨损性之外，还要对链条的形状和规格以充分考虑，并在工艺上不断地改进，以确保链条的使用质量。

3.2 解决刮板运输机槽体磨损的对策

刮板运输机槽体磨损问题的解决，要考虑到槽体抗磨损性以及槽体所使用的制作材料，要对材料的材质进行分析，分析结果，见表1。

对材料进行焊接，所焊接的位置为刮板两侧筋板。通常刮板运输机会安装有很多节槽子，多的甚至会达到100多节，可能存在磨损的面是非常大的。

如果采用常规的抗磨损工艺，不仅工艺成本高，而且很难达到良好的效果，采用喷涂技术对槽底板进行镍基合金喷涂处理，可以提高槽体的抗磨损性[4]。

鉴于对槽底板大面积喷涂会下号量大的合金而喷涂技术成本增加，可以采用点喷技术，不仅处理技术简单，而且可以有效地提高槽底板的抗磨损性。但是，在喷涂的过程中，要注意点喷中点的排列以及点与点之间的距离，以避免导致刮板运行中失去稳定性。

3.3 解决刮板运输机齿轮磨损的对策

解决刮板运输机齿轮磨损的问题，可以采取提高密封箱的密封性的方法，也可以从提高齿轮的抗磨损性入手。密封箱的密封性提高，可以对微细的灰尘起到有效的阻止作用，避免这些灰尘颗粒进入到齿轮的啮合区域而造成磨损。刮板运输机的大型化发展，且运行功率的增加，齿轮表面所承受的荷载也会增加，必然会增加齿轮表面磨损度。在对齿轮进行加工制造的时候，可以选用新的耐磨材料或者对齿轮表面进行喷涂处理，并应用高温工艺，则可以提高齿轮表面的耐磨损性[5]。

采用喷涂处理工艺，可以再齿轮的表面喷涂锌铝合金物质，可以提高齿轮表面的强度，而且齿轮的材料成本也会有所降低。

齿轮的耐磨层喷涂也可以采用离子熔覆技术，可以有效地增加刮板运输机齿轮的抗磨损性能。采用这种喷涂技术增加齿轮的耐磨性，可以使齿轮的寿命提高10～15倍。

4 结 语

综上所述，煤矿生产过程中，刮板运输机是被广泛应用设备。但是，由该设备的运行环境较差，不仅温度高而容易引发设备磨损，而且灰尘颗粒落到设备上也会增加设备的磨损度，导致设备磨损而降低使用寿命。要确保刮板运输机的持续而稳定地运行，就要采取必要的技术处理措施，以提高刮板运输机的运行质量。

参考文献：

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磨损分析 篇4

1缸套与活塞环的磨损

发动机的缸套与活塞环这对摩擦副中, 经常发生粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损。特别是缸套的上止点附近, 由于高温、高压, 使缸套与活塞环处于干摩擦或边界摩擦状态, 极易发生粘着磨损, 严重时产生拉缸, 即沿运动方向在缸套与活塞环表面产生不规则沟状条纹。

经过良好磨合及有效润滑, 缸套与活塞环进入稳定磨损阶段, 即氧化磨损, 磨损率很小。稍有变化或润滑不良, 就很容易从氧化磨损转化到粘着磨损。

新鲜空气进入缸套时将灰尘或外界硬物带入, 或是润滑油中的杂质, 磨下的金属磨屑, 这些磨料造成缸套与活塞环的磨粒磨损。

由于燃油中含有硫分, 燃烧后生成酸性氧化物SO2、SO3和燃气中的水蒸气, 在较低温度时生成硫酸, 造成缸套的腐蚀磨损。

减少缸套与活塞环磨损可分两个阶段。第一阶段, 要正确选择磨合参数, 一般的原则是由低速到高速, 逐级加载, 加载如果过快, 有可能造成拉缸事故。经过磨合后建立起来的粗糙度, 直接决定了这对摩擦副的使用寿命。第二阶段, 即正常运转期间应从以下几个方面进行:

(1) 加强燃油和燃烧的管理。燃油质量对缸套磨损影响很大。燃油中含硫量大, 引起缸套的腐蚀磨损, 油中的灰分和杂质引起磨粒磨损。因此针对杂质多、灰分大、含硫高、黏度大的燃油, 应进行分离、净化、加温等措施。

(2) 保证良好的缸套润滑条件。根据农业机械上所配发动机的工况、燃油成分, 选用适合的润滑油。含硫高的燃油, 应选用碱性添加剂的机油。平时管理中, 应注意机油的净化、过滤, 使用一段时间后, 应更换或补充新油。

(3) 注意冷却水的温度控制。不能使冷却水的温度过高或过低, 过低时发生硫酸腐蚀, 过高时则油膜容易破坏, 加剧磨损。

(4) 注意配合间隙。缸套与活塞、活塞环之间的间隙应符合要求, 活塞运动时的对中性应良好, 否则易引起拉缸。

2曲轴与轴承的磨损

曲轴颈与轴承受燃气的压力及活塞、连杆运动件的惯性力, 这两种力都是成周期性变化的。因此, 油膜厚度在轴承内不能保持恒定, 在最小油膜厚度时局部压力值很高, 为轴承平均压力的6~10倍, 这样的过载, 使油膜破坏, 轴与轴承发生粘着磨损, 甚至有烧坏轴承的危险。因受周期变化载荷的反复作用, 轴承往往发生疲劳, 产生龟裂, 特别是薄壁轴承, 这是常见的故障之一。

单边磨损、擦伤、疲劳剥落和熔化等均属于非正常磨损。粘着磨损会产生轴瓦的擦伤、撕裂以致熔化和咬死;磨粒磨损是由于硬质颗粒在轴瓦上拉出划痕或沟槽, 以致大面积的擦伤;过载、过热和异物嵌入合金层会使轴瓦合金层疲劳强度降低产生裂纹, 进而产生合金层片状剥落;机油变质、穴蚀和发动机上的散杂电流会使轴瓦腐蚀, 而且腐蚀产物将成为磨粒引起磨损。

非正常磨损还会与轴、轴承的加工制造和装配质量有关, 此外还受机座变形, 轴承刚度不足的影响。据统计, 在轴承故障的原因中, 污物引起的占44.9%, 安装不良造成的占13.4%, 同轴度差异导致的占12.7%, 润滑不良酿成的占10.8%, 过载造成的占9.5%。从中可以看出, 因维护管理不良造成的故障占65.2%。因此, 在减少曲轴与轴承的磨损措施中, 以加强轴与轴承的维护管理最为重要。

3传动齿轮的磨损

传动齿轮发生的磨损有磨粒磨损、腐蚀磨损和表面疲劳磨损。齿轮传动时, 是两种相同金属硬度直接接触, 互相的压力达到200~280 MPa, 要求在使用中保证良好的润滑, 使齿轮工作面形成润滑油膜, 才能避免齿轮工作的半干摩擦或干摩擦, 以大大延长齿轮的使用寿命。对齿轮润滑油的选择, 直接关系到齿轮的使用寿命。

(1) 使用规格标准的润滑油。润滑油要想正常的工作, 必须有合适的黏度, 黏度过低不能保证润滑要求, 黏度过高会增加齿轮的工作阻力。因此, 在设计齿轮时就规定了规格标准的润滑油, 在使用中, 不要随意变动润滑油的规格。

(2) 严格掌握冬季和夏季用油。拖拉机齿轮用润滑油, 按季节不同, 更换不同规格的润滑油, 因为润滑油随外界条件 (压力、温度) 的改变, 黏度会发生变化, 所以, 冬季使用黏度低的润滑油, 夏季使用黏度高的润滑油。

(3) 对双曲线齿轮、曲线圆锥齿轮及螺旋齿轮、蜗轮传动齿轮, 它们呈线、点接触, 承受很大的负荷及很高的转速, 并且既有滑动也有滚动, 工作十分苛刻, 所以说必须有良好的极压性能。

(4) 要加足够的润滑油。各种型号拖拉机的齿轮箱, 都规定润滑油最低和最高液面, 工作中要严格按规定加足。如果润滑油不足, 会影响油膜的形成。

(5) 按保养周期更换润滑油。齿轮在工作过程中会有磨损产物进入润滑油中, 外界的各种污染物质也会进入到润滑油中, 使润滑油的颜色、黏度等指标发生变化, 最后会使润滑油失去润滑作用, 所以润滑油使用到了一定的程度, 必须按制造厂规定, 及时进行更换。

(6) 装配时要注意:安装齿轮及轴系零件时, 要保证齿轮孔与轴、齿轮端面与轴肩接触良好, 齿轮轴与轴承、轴承与箱体孔配合处于过渡配合和小间隙配合, 不能有较大配合间隙, 要保证齿轮分度圆与轴承回转轴线的同轴度;两啮合齿轮轴线的平行度要高, 特别要保证两轴线在垂直于两轴线形成的平面内的平行度误差, 这个误差对齿轮的啮合质量影响更大;要保证两啮合齿轮在齿宽上的啮合长度, 对于锥齿轮特别要注意调节小锥齿轮的轴向位置, 使两锥齿轮在啮合时有正确的啮合位置和啮合印痕。

(7) 拖拉机驾驶操作方法很重要, 操作方法得当可有效防止拖拉机齿轮早期磨损损坏。在使用中要避免超负荷, 特别是猛起步、猛轰油门、拐死弯、离合器分离不彻底、粗暴换挡等。

(8) 在使用与维修中还要及时对齿轮进行正确的调整, 锥形齿轮在工作中磨损后, 将使圆锥齿轮副啮合时的相对位置发生变化, 工作中需要定期检查调整, 保证两齿间齿侧间隙及接触印痕正确, 否则用调整的办法恢复。

除了上述讲的三对摩擦副之外, 农机设备中存在着各种各样的磨损问题。因此, 掌握摩擦磨损的基本知识, 解决农业机械中各种磨损问题, 对提高农业机械维修水平至关重要。

摘要：磨损是机械零件失效的主要形式, 磨损是不可避免的, 但我们了解磨损产生的机理, 可将磨损减小到最低程度。本文对典型配合件的磨损机理进行分析, 以探讨如何减少农机零件的磨损。

磨损分析 篇5

电动燃油泵换向器磨损原因分析和解决方案

由于乙醇汽油的应用,电动燃油泵的铜换向器磨损加速,严重影响了该产品的.寿命,本文对磨损加速的原因进行分析,并提出解决方案.

作 者：马南 MA Nan 作者单位：哈尔滨志阳汽车电机有限公司,黑龙江,哈尔滨,150060刊 名：汽车电器英文刊名：AUTO ELECTRIC PARTS年，卷(期)：2010“”(5)分类号：U464.136关键词：电动燃油泵 碳换向器 铜换向器 磨损

磨损分析 篇6

关键词：轮胎磨损；高环工况；整车耐久试验；异常磨损；零件失效 文献标识码：A

中图分类号：U467 文章编号：1009-2374（2015）14-0107-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.053

1 概述

通过在高环工况下进行整车耐久试验是各个车企的普遍做法，也是验证整车及零部件性能的一种有效途径，但在此工况下试验车经常出现轮胎偏磨、多边形磨损、根趾状磨损现象，而相同的车辆，相同品牌的轮胎在其他路况如市区、市郊等进行可靠性增长试验时，轮胎磨损正常。因轮胎是汽车行驶过程中唯一与地面接触的零件，其磨损程度不仅关系到轮胎的使用性能，如舒适性、噪音大小、平稳性，更关系到汽车的行驶安全，故高环工况轮胎异常磨损引起试验人员的极大抱怨，因此我们有必要分析查找引起轮胎异常磨损的真正原因。

2 现状描述

某SUV车型共有八台车进行高环工况整车耐久试验，每台车更换新胎后行驶一段时间，后轮都出现了轮胎外侧胎肩偏磨、多边形磨损、根趾状磨损现象，且随着行驶里程的增加，磨损情况越来越严重。现选取其中一台车进行不同里程下轮胎磨损情况外观记录，如图1所示：

通过图1可看出，在车辆行驶到8300km的时候，轮胎外侧已经出现明显胎肩偏磨、多边形磨损、根趾状磨损现象，在行驶到26802km的时候，外侧胎肩已经严重磨损，而内侧状况良好。

3 问题分析

因每台车轮胎都出现了异常磨损现象，有较强的一致性，故从轮胎、车辆及行驶工况三个方面分析轮胎异常磨损原因。

3.1 对轮胎进行检测

取磨损较严重的同一台车的两后轮轮胎针对轮胎胶料、制程偏差进行分析，分析思路：基本磨耗形态分析，沟深测量；胎面胶料物性硬度是否异常；取样：取内/中间/外侧式样分析拉断强度，拉断伸长率，定伸强度测量；断面：带束层形态及落差分布是否异常。

3.1.1 断面及取样分析。

断面切割：分析及量测轮胎材料分布。

胎面物性式样：后轮外观异常磨损发生部位明显的位置，平行取内侧/中间/外侧式样进行实验室分析。

3.1.2 胎面硬度&沟深量测。分别对轮胎两后轮按照下图分布分析胎面硬度及沟深。

3.1.3 胎面物性分析。对异常磨耗轮胎取样进行物性分析，每条轮胎在三个位置取样。

结论：右后、左后轮外侧肩部沟深较浅所取式样有一些偏差，不过总体分析胎胎面胶物性没有异常情况发生。

通过以上对异常磨损轮胎胶料、制程偏差分析可以得出：（1）胎面各位置硬度正常，无变异；（2）拉断强度/拉断伸长率/定伸强度，考虑到磨耗造成的取样误差，三处位置胎面物性无变异；（3）断面材料分布合理，带束层平整、落差合乎基准。即搭载轮胎质量合格，非轮胎原因导致的耐久车辆的异常磨损。

3.2 耐久车辆情况及行驶路况分析

因经分析非轮胎质量问题导致的轮胎异常磨损，故需继续从耐久车辆情况及行驶路况分析其异常磨损原因：

3.2.1 车辆情况统计。根据规范对所有耐久试验车每一万公里进行保养，统计其轮胎胎压、车身姿态、四轮参数都在标准范围内，故车辆本身情况也非引起轮胎异常磨损的真正原因。

3.2.2 车辆行驶工况。车辆满载，高环中道行驶，速度大概为150km/h，高环曲线半径580m，总长度4.5km，最大倾斜角度44°。

第一，针对耐久车辆在高环行驶情况进行力学分析，车辆行驶受力简化力学模型如下：

图4

根据力学公式分析车辆瞬时所受压力：

N=F2+F3=GXcos44°+mXV2/R

式中：

N——车辆所受压力

m——耐久车质量

V——车辆行驶速度

R——高环曲线半径

结计算得N≈4.6mg

即车辆在高环行驶时因离心力作用所受压力为正常路面的4.6倍，耐久车辆轮胎在高强度负荷条件下行驶。另根据统计八台耐久车四轮参数虽然合格，但后轮前束基本为正值。这样在车辆行驶过程中，轮胎随车辆前进方向滚动，而因正前束的作用，轮胎时刻受到由外向内的侧向力的作用，导致轮胎有外侧优先磨损的趋势。当在市区、市郊等平整路面行驶时，因车辆所受载荷不大，且车速是因路况随时变化的，正前束引起的侧向力并不会引起轮胎的偏磨；但当车辆在高环行驶时，其所受压力远远大于车辆路面正常行驶所受压力，且行驶速度快，速度较为稳定，轮胎更易于磨损。这样耐久试验车经过高负荷、长时间行驶最终导致轮胎外侧磨损较快，发生偏磨现象。

第二，对于轮胎多边形磨损，因轮胎在滚动过程中因前束及外倾存在侧向力作用，这样导致轮胎产生侧向自激振动，而轮胎滚动产生的滚动频率与轮胎的侧向自激振动频率近似成整数倍关系时，这样轮胎每滚动一圈，某些区域受到固定的侧向力，从而导致这些区域磨损较快，而其他区域磨损较慢，这样经过长时间行驶，导致轮胎周向多边形的磨损的产生。

第三，对于轮胎根趾状磨损分析：轮胎滚动时轮胎花纹接触处地面如图5所示：

图5

当轮胎花纹块与地面接触时，因地面对轮胎的摩擦力向后，即花纹块受力方向从B到C、从D到E，因轮胎花纹块为弹性体，在地面摩擦力的作用下，花纹块由B到C、D到E发生弯曲变形，花纹块胶料存在由前向后堆积的趋势。这轮胎每转动一周，周向花纹块都会发生从前向后的弯曲变形，且耐久试验车在高环行驶速度较快，速度也较稳定，故经过长时间行驶，轮胎花纹块必然会出现A、C、E点高，B、D点低的斜面，即发生根趾状磨损，如图6所示：

图6

4 结语

本文通过对高环工况下进行整车耐久试验中轮胎异常磨损的问题分析，得出如下结论：（1）高环工况下行驶是导致轮胎出现轮胎偏磨、多边形磨损、根趾状磨损异常磨损现象的真正原因；（2）通过对磨损后的轮胎进行胶料、制程偏差分析，得出高环下轮胎异常磨损，非轮胎本身质量问题，不作为零件失效的结论。

参考文献

[1] 宗召波.汽车前胎偏磨的研究及其解决方法[J].中国高新技术企业，2009，（17）.

[2] 徐家民，卢郑.关于轮胎偏磨的浅析[J].装配制造技术，2009，（8）.

[3] 李勇，左曙光，等.轮胎多边形磨损的产生条件及磨损边数研究[J].计算力学报告，2001，（3）.

作者简介：黄继勇，男，河北保定人，供职于长城汽车股份有限公司技术中心-河北省汽车工程技術研究中心，研究方向：机械设计及其自动化。

水轮发电机电刷磨损分析 篇7

1 影响电刷磨损的主要因素

1.1 电刷和集电环之间的氧化膜

水轮发电机组运行时, 在电刷和集电环磨擦表面之间需要建立一层氧化膜, 该层氧化膜是保证电刷抗磨损、稳定运行的非常重要的因素, 此氧化膜建立的不好或根本无法建立, 电刷必然会磨损严重。影响在电刷和集电环之间的表面建立氧化膜的因素主要有:电刷与集电环之间的运行温度、运行环境的空气湿度和集电环表面的粗糙度。

1.1.1 电刷与集电环之间的运行温度

电刷和集电环之间的最佳运行温度在60-90℃。在这个温度范围内运行, 最易于电刷与集电环之间氧化膜的建立。为保证此运行温度, 需要合理的选择电刷的外形尺寸和数量。保证电刷的运行电流密度接近额定电密且在其范围内, 在考虑电流产生热量的同时, 需要考虑电刷与集电环摩擦产生的热量, 保证电刷和集电环之间的运行温度在最佳运行温度范围内。电刷的运行电密过低, 电刷负载过轻时, 不易建立氧化膜, 可能会擦伤电刷表面;电刷的运行电密过高, 电刷过载时, 电刷的表面将产生过烧斑点, 破坏电刷接触面。

1.1.2 电刷的运行环境要求

电刷的最佳运行环境是空气的含水量在8-15g/m3, 空气中的含水量或大或小, 均会造成电刷磨损严重。当空气的含水量在25g/m3以上, 电刷的磨损量加快;当空气的含水量在3g/m3以下时, 运行环境非常干燥, 电刷的摩擦面就会破坏, 加快电刷的磨损;一些化学物质和清洁剂也会对集电环和电刷造成影响, 加速电刷的磨损。

1.1.3 集电环表面的粗糙度

集电环表面的粗糙度在Ra0.8-1.6, 建议采用Ra1.6。集电环的表面粗糙度达不到要求, 集电环表面过于粗糙, 将破坏电刷表面, 难以形成氧化膜;集电环的表面粗糙度过高, 集电环表面太过光滑, 可能对电刷造成粘带, 破坏电刷表面, 也不利于在电刷和集电环之间的表面建立氧化膜。只有当集电环表面的粗糙度在要求范围内时, 电刷的碳粉颗粒进入集电环表面的凹陷部分, 起到一种润滑剂的作用, 才易于氧化膜的建立, 降低电刷磨损。

1.2 恒压弹簧压力

在机组运行过程中, 刷握上的恒压弹簧必须保证压力恒定, 才能保证电刷与集电环表面良好接触。如弹簧的压力值满足不了电刷与集电环接触表面压力的要求, 或大或小都会加快电刷磨损。弹簧压力过低, 电刷表面与集电环表面接触不良, 将出现打火现象, 破坏电刷表面;弹簧压力过高, 电刷单位压力过大, 超出了电刷自身能够承受的压力值, 将加快电刷磨损。

1.3 集电环外圆线速度

集电环外圆线速度也直接影响电刷的磨损情况, 不同型号、不同材质的电刷有其适应的线速度要求, 如选用电刷无法满足要求, 将大大加快碳刷的磨损。当集电环外圆线速度大于60s/m时, 在电刷与集电环之间可能出现气垫效应, 造成电刷与集电环之间不能良好接触。为防止气垫效应的产生, 在集电环表面开沟螺旋沟槽, 沟槽宽3mm, 螺距10mm。

2 水电站出现电刷磨损分析

目前, 有些水电站出现电刷磨损严重现象。例如:瑞丽江、察汗乌苏及蒲石河等水电站出现电刷磨损严重问题, 以下针对电站的具体问题进行分析, 给出的解决方案。

2.1 瑞丽江水电站电刷磨损分析及处理

瑞丽江水电站水轮发电机机组检修时发现, 在发电机的上导轴承油槽位置出现油泥, 电刷位置存留润滑油, 电刷磨损非常严重。发电机额定转速428.6r/min, 集电环外圆线速度为24m/s, 设计电流密度0.055A/mm2。水轮发电机为悬式结构, 电刷装置放置在发电机上机架中心体内, 下端为发电机上导轴承油挡, 上端为推力轴承内侧油挡。按影响电刷磨损的几个主要因素分析, 造成电刷磨损严重的主要原因为:推力轴承内侧油挡甩油, 润滑油直接污染电刷与集电环接触面;设计电密相对较低, 氧化膜难以建立, 造成电刷磨损严重。

改进方案:根据瑞丽江水电站电刷磨损的具体情况, 给出以下解决方案。

(1) 对推力轴承内侧油挡结构进行改进, 油挡的上端采用接触式密封, 防止甩油。

(2) 提高电刷的运行电密, 每极减少8个电刷, 运行电密提高至0.077A/mm2。

(3) 集电环外圆线速度略高, 同时考虑运行环境不理想, 可能出现油雾问题, 更换电刷型号, 采用NCC634天然石墨材质的电刷。

2.2 察汗乌苏水电站电刷磨损分析及处理

察汗乌苏水电站机组运行一段时间后, 发现顶罩内粉尘污染严重。察汗乌苏水轮发电机集电环外径准1030mm, 圆周速度14.7m/s;电刷数量为26个/每极, 电刷电流密度0.057A/mm2。采用的电刷是D172 (25×32mm) 电刷。按影响电刷磨损的几个主要因素分析, 造成电刷磨损严重的主要原因为:D172电刷的额定电流密度0.12A/mm2, 电密选取不合理, 运行环境温度达不到要求, 氧化膜难以建立, 造成电刷磨损严重。

改进方案:电刷数量减少为19个/每极, 电刷电流密度0.078A/mm2, 便于电刷与集电环摩擦表面形成氧化膜, 降低电刷磨损。

2.3 蒲石河水电站电刷磨损分析及处理

蒲石河水电站机组为抽水蓄能机组, 发电机额定转速333.3r/min, 机组旋转方式为正、反转。机组试运行一段时间后, 发现电刷磨损严重, 粉尘污染严重。根据电站的实际情况分析, 考虑电刷磨损的几个主要因素分析, 造成电刷磨损严重的主要原因为:恒压弹簧的压力选取不合理, 造成同一层的电刷磨损情况不一致;集电环选用的是螺旋沟槽型式, 螺旋沟槽部分位置倒角质量较差, 造成该位置电刷磨损明显比其它位置的电刷磨损严重。

改进方案:更换恒压弹簧, 保证弹簧恒压, 且按压力按电刷要求压力值;集电环外表面加工处理, 对集电环的螺旋沟槽修磨, 保证集电环外表面光滑。

3 结束语

发动机轴瓦异常磨损分析 篇8

关键词：轴瓦异常磨损,故障分析,质量提升

前言

随着汽车行业的快速发展,发动机类型与产量也在不断地增加,相应的售后市场也出现了各种类型的发动机异响轴瓦异常磨损问题,由于发动机轴瓦磨损后,故障件表现较抽象,受检测设备与人员分析经验限制,造成问题的根本原因一直难以确定,以至于难以制定对应的解决措施,以改进提高发动机产品质量。因此发动机轴瓦异常磨损问题一直是发动机工厂致力攻关的重点质量问题。

本文基于发动机轴瓦磨损的各种案例分类综合对比分析,确定导致各种类型轴瓦磨损的根本原因,通过改进优化生产过程提高产品质量,以降低发动机轴瓦异常磨损在售后市场故障率,并为今后发动机出现轴瓦异常磨损故障案例分析提供指导。

1、发动机润滑工作原理

1.1润滑系统工作原理

润滑系统关联零部件包括:油底壳、集滤器、机油泵、机油滤清器、缸体、缸盖、曲轴、轴瓦、连杆、活塞、机油压力开关等。

润滑系统的功用就是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面,并在摩擦表面之间形成油膜,避免金属直接摩擦。

一旦发动机润滑系统某一关联零件出现异常,很大程度上将会影响到整个系统工作能力下降甚至失效,最易出现的故障是轴瓦异常磨损。

1.2轴瓦特性

轴瓦轴承材料应当具有以下特性:

1.耐疲劳。在正常发动机工作温度内轴瓦不容易出现开裂、合金层剥落等疲劳损坏情况。

2.抗咬合性。在发动机频繁起动、停机等临界情况下具备润滑作用,能抵抗润滑油膜破坏后的咬合损坏。

3.嵌藏性。能兼容侵入轴承中的异物和杂质,使轴颈免受损伤。

4.磨合性。能短时间内顺应轴颈因加工所产生的形状偏差。

5.顺应性。能克服零件不同心或几何形状偏差等导致的局部负荷过大能力。

目前我们使用的轴承是铝基轴承合金,相对其他合金材料在耐疲劳、磨合性、顺应性方面表现较好。

2、轴瓦磨损故障

2.1磨损故障原因类型

1.异物进入磨损。一般异物来源于生产装配过程粉尘进入或金属件铸造或机加工过程清洗不彻底残留在零件内部。

2.发动机内部润滑不良磨损。发动机内部机油量过少、部分油道堵塞或机油泵故障等导致机油压力偏低均会导致润滑不良。

3.曲轴油孔倒角未加工完全磨损。曲轴机加工过程对油孔倒角加工未完全,会导致该位置尖锐或残留毛刺,直接刮伤轴瓦。

2.2磨损故障表现

导致轴瓦出现磨损的原因不同,轴瓦磨损故障件的形态也不一样。依据轴瓦的故障形态,可以大致地确定导致轴瓦异常磨损的原因类型。

3、案例分析

3.1案例背景

在一段时间内售后服务市场连续反馈多例某同一机型发动机机油灯亮、异响问题,拆解分析发现发动机内部连杆瓦、曲轴瓦异常磨损。

3.2可能原因分析

1.故障发动机机油压力报警灯均亮。---机油压力低;

2.故障发动机机油泵泄压阀均有铝质异物卡滞常通。---机油泵泵油功能失效;

3.故障发动机机油泵均为同一供应商A生产,另一家供应商B生产的机油泵未发现故障。(此机型发动机机油泵零件由两家供应商按配比供应)---故障发动机使用机油泵均来自供应商A;

4.铝质杂质直径约2mm,可以通过集滤器滤网进入到机油泵(见图6)。---铝质杂质存在来自其他零件可能。

初步分析结论:

1.从轴瓦磨损形态判断,磨损的原因是发动机内部润滑不良;

2.发动机内部润滑不良的主要原因是机油压力小;

3.机油压力小的原因是机油泵泄压阀被铝质异物卡滞而常通;

4.故障发动机使用机油泵均来自供应商A,铝质异物来自供应商A的可能性较高。

3.3杂质成分分析

对发动机机油泵泄压阀位置铝质杂质来源进行分析:

A、金相对比分析:

铝质材料零件有:凸轮轴罩盖、缸盖、油底壳、机油泵泵体、机油泵泵盖

取5个零件材料样品与铝质杂质做金相对比分析。

从金相组织对比分析可知,1#油底壳、3#机油泵泵盖、4#缸盖三个样品与6#铝质杂质金相组织差异较大,2#凸轮轴罩盖、5#机油泵本体与6#铝质杂质金相组织相似,故判定铝质杂质来源于凸轮轴罩盖与机油泵泵体可能性最大。

B、材料成分分析:

将机油泵泵体、油底壳、缸盖、凸轮轴罩盖、机油泵泵盖、主轴瓦、连杆瓦、泄压阀铝质杂质均取样送第三方机构,采取电感耦合等离子体原子发射光谱法进行检测,检测结果如下:

从检测结果成分综合对比分析可知,机油泵泵体、凸轮轴罩盖与泄压阀铝质杂质元素成分较相近,故确定铝质杂质来源于凸轮轴罩盖与机油泵泵体二者之中。

C、断口对比分析:

将机油泵泄压阀铝质杂质与凸轮轴罩盖机油加注口挡板铆钉缺口匹配,发现2者刚好相匹配。

从断口对比匹配分析可知,机油泵泄压阀铝质杂质来源于凸轮轴罩盖机油加注口挡板铆钉碎裂脱落。

D、凸轮轴罩盖挡板铆钉碎裂原因分析:

人:铆压加油口挡板工位操作工跟装配巡检人员没有发生过变异。(非要因)

机:1、铆压杆铆压位置偏移;(主要原因)

2、铆压杆磨损不平。(主要原因)

料:测量加油口盖铆钉的尺寸,铆钉高度3.92,铆钉直径3.90,符合控制要求。(非要因)

法:1、无铆压位置、行程、压力控制;(主要原因)

2、产品点检项未包含铆钉压偏及铆压位置和磨损程度确认;(主要原因)

环:装配环境无变异。(非要因)

3.4措施制定

目标:

消除凸轮轴罩盖铆压机压偏风险。

对策:

改造凸轮轴罩盖铆压机设备。

具体措施:

1、调整凸轮轴罩盖铆压机气缸位置和压板位置,增加气缸行程限位装置。

2、更新PFMEA,过程控制计划,检验规范,作业指导书,增加铆钉压偏、过压失效模式分析及控制方法。

4、结论

本文基于发动机润滑工作原理及轴瓦特性,通过对汽油发动机轴瓦异常磨损的故障案例,提出了轴瓦异常磨损故障原因的分类方法,将不同的轴瓦磨损形态与发动机故障表现相结合,确定发动机轴瓦磨损类型,对所属的磨损类型针对性地考虑潜在因素,降低了众多潜在原因状态下分析的不确定性,提高了分析的准确性与效率,为尽快找到主要原因与制定解决措施贡献较大。实践证明,该方法对多潜在因素影响的发动机轴瓦磨损问题的原因分析十分有效,相比通过故障树潜在原因一一分析排除确定根本原因,分析时间及工作量大幅减少。

该方法提供了一种对发动机轴瓦磨损故障原因分析的新思路,在实际分析中的轴瓦磨损的故障表现还有其他不同形式,需依据实际情况,采取合适的质量分析工具进一步分析,使分析方法更符合实际故障现状,以便于尽快锁定根本原因,制定整改措施。

参考文献

[1]Munro R,Mech E M I,Hughes G H,Mar E M I,Current piston&Rmg Practice and the Problem of Scuffing in Diedel Engines,London:Wellworthy,1970.

[2]第二汽车制造厂,中国汽车技术研究中心编,汽车零部件失效分析及改进[M].长春:吉林科学技术出版社.1990.

带磨损分析的钻头优选新方法 篇9

一、理论依据

设有N个样品, 每个样品测得p个变量的指标, 用xia表示第a个样品的第i个变量的观测值, 记为向量:

于是得到资料矩阵:

式中:X——原始资料。

1. 计算均值向量Xj及协方差矩阵S:

式中:I——单位矩阵。

协方差矩阵S的最大似然估计为:

式中:X'——X的转置矩阵;Xj'——Xj的转置矩阵。

2. 将资料矩阵标准化[1]

标准化资料矩阵的目的是消除量纲及各变量之间数量级别的差异。具体方法如下:

这样标准化后的Xia的均值为0, 方差为1。所以协方差S与相关矩阵R完全相同, 以后就以R为计算出发点。

3. 用Jacobi方法计算R矩阵的特征值及特征向量

设特征值为λi, 其相对应的特征向量为ui, 即:

因此, F就是相当于资料矩阵X的主分量矩阵:

自然有Fa=U'Xa, (a=1, 2, 3, ⋯, p) , 即每一个Fa就是第a个主分量的观测值。

4. 确定主分量的个数

实际上, 并不需要这么多个 (p个) 主分量, 只需要一部分就足以代表p个X变量的变化情况, 通常选m个主分量, 使

式中δ根据不同的需要选取不同的δ值, 在计量经济学中δ取75%, 在较精密的工程中δ取95%, 在一般情况下δ取85%即可。

5. 计算各主分量的贡献率及主分量得分

其中各主分量的贡献率的计算公式如下:

由此, 得到需要的全部主分量的计算公式。

二、钻头资料的收集

目前在塔里木油田哈得逊区块志留纪地层使用了牙轮钻头和PDC钻头, 采用了常规转盘钻井、定向钻井、复合驱动钻井等钻井方式。由于钻进中钻井参数不尽相同, 钻头的使用效果相差太大, 主要表现在钻头的使用时间、钻头进尺、机械钻速等3个指标上, 因此在进行钻头机械钻速、进尺和时间数理统计[2]时, 必须考虑这些重要的影响因素。在钻头数据收集统计时, 同组数据必须是地层层位岩性相同, 钻井方式相同, 钻头类型相似, 钻井参数相近, 同时需注意: (1) 钻头因钻至完钻层位而起钻; (2) 钻头因钻至取心层位而起钻; (3) 钻头因设备原因而起钻; (4) 曾发生过顿钻、溜钻、掉喷嘴、泥包等钻头事故。当钻头因上述几种情况结束使用时, 其数据没有比较价值, 不可作为正常使用数据, 收集时应及时准确地加以分析判断, 放弃本类数据, 只收集能真实反映钻头实际使用效果的数据。

三、直接将进尺代入的主成分计算

将塔里木油田哈得逊区块志留纪钻头使用资料经过出成分分析计算, 其结果如表1、2所示。

从表2特征值及其贡献率表和表3特征根所对应的特征向量表中可以看出第一、第二主成分的累计贡献率达到75.58%, 所以只取1、2主成分即可。

主分量F2的R、ROP、N、rpm对应的系数较大, 说明主成分F2主要是反映进尺、钻速、钻压、转速的影响。进尺越高、钻速越快、钻压越大、转速越高, F2就越大, 也就是综合使用效果越好。

由于是两个主分量, 为了便于进行比较, 把主分量F1、F2按其贡献率综合其新的综合指标, 就得到如下公式:

由F的定义可知, F是一个综合指标, 它全面的反映钻头使用效果, 钻头的F的值越大说明钻头使用的效果越好, 反之则效果越不好。

四、进尺处理后的主成分计算

直接用现场的资料会导致钻头选型失真, 如果将钻头尽头进尺经过如下处理钻头选型失真的几率将大大减小。如果将进尺直接代入计算有时还会造成错误的结论。如果将钻头进尺经过如下处理, 则得到的结果将更加合理、可靠。

式中:Rr——修正后的进尺, m, R——实际进尺, m,

I, O——用IADC钻头磨损评定法评定的钻头内、外排齿的磨损值, 无因次,

max (I, O) ——内、外排齿磨损的最大值, 当I, O为0时, 即max (I, O) 为0时, 取max (I, O) =9。

五、结论及建议

1. 单指标优选钻头的方法越来越不可靠, 用主成分分析法进行钻头优选是切实可行的, 并且随着参数的增加其优选的结果将更加可靠;

2. 主成分分析法没有脱离钻井工程中“最低成本法”要求, 能够体现每米钻井法的优越性;

3. 优选出与所钻地层相适应的钻头, 是提高机械钻速、有效缩短钻井周期、降低钻井成本的主要途径;

4. 当把处理过的进尺带入进行计算的时候, 最后获得的结果非常令人满意, 塔里木油田哈得逊区块志留纪地层使用效果最好的钻头是ATJ33、W1952L、M1965D、HA517。

参考文献

[1]陈忠, 朱建伟.数值计算方法[M].北京:石油工业出版社, 2001.

住宅电梯钢丝绳磨损断裂分析 篇10

作为一家特种设备检测机构的检验员, 需要经常到电梯设备现场进行年检, 一次在福州市某花园广场检验时发现该电梯始终作为载货电梯频繁使用, 大量运载写字楼内的办公装修材料等。在限速器-安全钳联动试验正常完成后, 检验人员注意到机房曳引机下大量钢丝聚集铺成厚厚的地毯状 (见图2) , 机房地板甚至制动器弹簧到处都有飞溅的钢丝。金属的防跳绳装置出现多处缺口 (见图1) , 有烧焦痕迹。导向轮轴承损坏, 轿顶反绳轮上方由导向轮引下的钢丝绳中有两根缠绕并为一根 (见图7、8) 。

2 问题原因

直接原因:乘客电梯作为货梯长期运载办公装修材料、企业货物等。而运行13年的电梯曳引钢丝绳张力不均, 电梯在载货过程中, 异物掉落井道与钢丝绳发生碰撞而缠绕, 致使钢丝绳从绳槽脱出, 被金属防跳绳装置阻挡, 与该装置以2.0m/s速度进行摩擦。致使金属防跳绳装置与钢丝绳中抽出的单股高速摩擦烧焦缺口、曳引钢丝绳大量断丝断股, 两根扭结成一根。在检验人员发现问题严重性而责令使用单位立即停止使用的情况下, 维保公司及使用单位仍未引起重视, 并一再要求同意其继续使用, 声称如不能继续装载货物会造成其物业公司经济损失。

间接原因: (1) 该梯采用复绕2:1曳引结构, 对安装方法及技术要求较高, 曳引轮的作用中心点应与轿厢反绳轮、导向轮及对重反绳轮的作用中心点相对应, 并始终保持不变。而该梯由于导向轮轴向松动以及主机位置的移位, 造成导向轮绳槽与曳引轮绳槽位置偏差。 (见图3图4) 。在电梯运行过程中, 致使钢丝绳出现与绳槽咬边和爬高, 造成钢丝绳与防跳绳装置严重摩擦; (2) 钢丝绳绳股捻制方向与钢丝绳在绳槽中运行方向相反, 钢丝绳在绳槽中打滑与绳槽发生摩擦而咬边。曳引轮及导向轮磨损严重, 由半圆切口槽磨损成半圆槽 (见附图5图9) ; (3) 电梯曳引钢丝绳使用13年, 钢丝绳伸长, 张力不均, 使曳引钢丝绳在碰撞摩擦后跳槽 (见附图6) ; (4) 维保工作不到位。以致曳引钢丝绳严重断股缠绕仍未发现, 使有严重安全隐患的电梯带病运行。

3 修复及预防措施

(1) 更换钢丝绳。 (2) 更换导向轮轴承, 调整导向轮位置。 (3) 更换曳引轮。 (4) 更换部件后进行曳引能力等试验进行调试。 (5) 对超载保护装置进行进一步校验。 (6) 对使用人员、安全管理人员进行培训。

今后应注意的事项: (1) 在电梯安装监检时, 应特别注意对复绕2:1曳引形式电梯的曳引轮、轿厢及对重反绳轮、导向轮及其钢丝绳缠绕的安装过程进行监检, 因其安装质量对电梯今后的安全运行、钢丝绳磨损等有很大的决定作用, 且不易调整。 (2) 因部分维保公司对所维保的设备状况不熟悉。检验人员应特别加强对由非电梯制造公司委托的维保单位, 特别是市场占有量较少的维保单位, 所维保电梯的检验。 (3) 电梯维护人员应加强巡视维保力度, 对自行维护电梯的相关业务知识进行培训, 对于安全部件导致的电梯故障应彻底消除, 并进行必要的记录。 (4) 使用单位特种设备设备管理人员须加强培训, 提高安全意识和管理水平, 同时对设备使用人员的相关安全常识进行教育。

4 结语

电梯钢丝绳是电梯重要的安全装置, 它能够让轿厢安全的提升和下落, 发挥着无可替代的安全保障作用。由于电梯钢丝绳断丝扭结的原因复杂多样化, 造成其问题的因素繁多, 我们不仅要加强对电梯的钢丝绳检查、维护和保养, 更要按照国家质监总局规定严格进行安装监督检验和定期检验, 确保电梯安全高效运行。

磨损分析 篇11

关键词：直流电机；换向器；磨损；保养

中图分类号：TM307.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0124-01

换向器是直流电机的核心部件之一，其性能好坏对电机的运行具有决定性作用。换向器一旦出现异常可能会导致电机换向不良，严重时还可能引发其他事故，造成直流电机损坏，影响绞车、转盘、泥浆泵的运转，耽误钻井生产。

1 换向器异常磨损的原因分析及处理

1.1 机械性磨损的原因分析及处理

1.1.1 原因分析

①碳刷压力过大或过小。电刷压力大时容易减小电刷径向跳动幅度，对换向性能的提升比较有力，不过压力过大则会增加机械磨损，降低换向性能；压力过小时，那么电刷和换向器接触不良，很容易造成电弧，加大换向火花，同样会造成换向器异常磨损。②换向器表面有异物或粘附油污。换向器运行或维修过程中可能会有粉尘、铜屑、云母粉等杂物进入，杂物一旦进入会在短时间内损伤换向器，同时电刷上会产生电流集中现象，使损伤进一步恶化。换向器表面粘附油污时，会增大摩擦系数，进而导致换向器和电刷之间的异常磨损。另一方面油污深入电刷后，会改变电刷表面的成分，降低其滑动特性。换向片不平和云母凸起。当然，对于换向器而言，在制作中容易受到外界的撞击、超速或换向片老化等，这样常常会造成其表面凹凸不平。云母凸起说明是因为换向片磨损超过云母片下刻深度或车削后云母片下刻不正确造成的。换向器表面一旦出现凹凸不平，电刷就会出现剧烈跳动，从而增大换向器与电刷之间的磨损。

1.1.2 处理措施

对于机械性磨损，应先查明故障原因，然后采取合理的处理措施。以上原因的处理措施分别为：①控制电刷压力，用测力计测量电刷压力应控制在40±4 N范围内。②检查电刷的接触面，查看有无夹杂物的情况，用00#玻璃砂布对电刷的接触面进行打磨，修正换向器的表面，并对电机进行彻底的清洁处理。检查有无油污进入，尽可能选择致密性电刷，防止油污渗入。③先根据换向器跳动状况判断故障，若磨损严重，则研磨凸起部位，或者采取车削处理；云母片凸起应使用专用工具去除，使其低于转向器表面。

1.2 电气性磨损的原因分析及处理

1.2.1 原因分析

①电刷型号不匹配或使用不同厂家生产的同一型号碳刷。电刷性能对电机换向器的运行和磨损影响巨大，应做好电刷的选型工作，选择时应对电刷的接触压降、电力密度、换向器圆周速度、电刷硬度以及摩擦系数等要素进行整体的考虑。以接触压降为例，较高压降的电刷能减少换向电流，提高换向性能，不过过大的压降会增加接触损耗，不利于电机效率的提高；不同厂家生产的同一型号碳刷性能会有偏差，使用到同一电机中时，会造成换向器磨损程度不一致，进而加剧换向器表面磨损恶化。同时，电刷过热还会对氧化膜产生破坏作用，反而降低了换向性能，增加换向器的磨损。②电刷电力密度过低。选取电机时，若电机功率裕度过大，则直流电机会在轻载下运行，电机长期轻载运行会导致电刷平均密度降低，温度下降，不利于换向器表层氧化膜的形成，影响电刷滑动的稳定性。③电机超载运转。电机超载时，负载电流超过规定值，若电机长时间超载运行，会使氧化膜加厚，引发振动开裂，从而出现氧化膜脱落或剥层的现象。电流容易集中在氧化膜薄层部位，使局部电流加大，改变换向条件，加重换向器磨损。

1.2.2 处理措施

①根据电刷的电流密度和换向器速度选择电刷型号，再结合电机额定电压和电流值确定电刷的具体型号。具体措施如下：根据电机电压选择合适的电刷，高压、小电流电机可选择压降较大的电化石墨电刷；电机、碳刷要选用同一厂家、统一型号的产品；电刷与刷盒的间隙要满足相关规定，确保电刷能在刷盒内上下自由移动；同台电机弹簧压力差控制在20%以内；电刷沿换向器周围均匀分布，碳刷与换向器的接触面积至少为碳刷截面积的80%；新碳刷使用前需要在电机上进行磨弧度，将细玻璃砂纸放置在换向器与碳刷之间，将弹簧的压力调整到位，沿着电机旋转方向来研磨；在研磨的时候，砂纸要尽可能的靠近换向器，一直到碳刷弧面完全满足要求为止；将砂纸取下，借助高压空气将换向器表面的粉尘进行吹净，紧接着用软布给予擦拭。②如果在使用中出现消耗电流比较低，意味着电机功率比较大，需要对电机参数进行重新选择。选择时，可参照如下规定：负载与电机之间为直接传动，则电机功率应为被拖动负载机械功率的1～1.1倍；若负载与电机之间存在传动系统，则电机功率应为被拖动负载机械功率的1.1～1.2倍。③严格控制电机荷载，防止电机长时间超载运行。

1.3 化学因素分析及处理

1.3.1 原因分析

①空气湿度。钻井现场的直流电机在裸露的空间运转，湿度对换向器表面氧化膜的形成影响较大，湿度过高时，换向器表面形成的水膜过厚，由于电解作用，电刷上会析出铜，增大接触电压和表面粗糙度，影响电刷和换向器之间的摩擦。湿度过低时，换向器表面无法形成具有润滑作用的氧化膜，从而导致换向器异常磨损。②有害气体。大气中存在有害气体时，可能会引发换向不良或摩擦异常问题。大气中的氯化物、硫化物会在换向器表层形成有害的氧化膜，进而对换向器原有的氧化膜产生严重的破坏作用，导致换向器磨损加重。

1.3.2 处理措施

①控制直流电机运行环境的湿度，采取有效措施，对裸露的直流电机加装防雨棚，湿度大时打开直流电机内部的加热电阻将空气湿度保持在4～10 g/m3范围内，减少湿度引发的异常磨损。②做好电机运行环境的控制工作，避免电机在有害气体中运行。

2 直流电机换向器维护与保养

换向器是直流电机的核心部位，应按照维护保养制度定期对其进行维护，维护时要满足以下要求。

2.1 换向器的外观检查

维护人员要对换向器的表面状况进行仔细观察，并与正常状况进行比对，来判断换向器是不是有正常的性能，正常换向器表面和电刷接触摩擦后通常会表现为均匀、有光泽的薄膜，颜色为深褐色或浅褐色；如果换向器表面存在着不均匀的磨损，或者局部发黑且严重情况的话，应对其进行及时的故障排除。

2.2 碳粉清除

换向器表面积存的碳灰应使用高压风清除，若表面沾有油渍影响清除效果，或者出现轻度发黑的痕迹时，可用干净的、质软的白布蘸酒精清除。

2.3 烧伤痕迹处理

若换向器表面有明显的烧伤痕迹，且用白布+酒精的方式无法有效祛除时，可用00#的玻璃纱布进行打磨处理。打磨时要注意时间不可太长，防止对换向器造成严重损坏；而且禁止用金刚砂布替代玻璃纱布。打磨后需要拆下传动轴端出风罩，利用高压风管从换向器端的观察孔将换向器表面的异物清除掉，清除时选用0.6 MPa左右的压缩风力较为合适。

2.4 换向器表面平整度控制

换向器表面不允许有凸片、严重烧伤或拉伤，磨损深度应控制在0.2 mm以内。若换向器表面磨损严重影响电机正常工作时，应将电机拆卸，重新加工换向器表面。在加工时，换向器表面粗糙度应控制在Ra 0.8～1.6μm；先清除槽内的毛刺、云母粉和铜屑，然后下刻云母槽和车螺旋槽。

3 结 语

钻井现场使用的绞车电机、泥浆泵电机、转盘电机均为直流电机，换向器是直流电机的关键部分，设备操作人员和管理人员应严格按照规定进行操作、维护、保养，及时发现并将排除故障，确保电机运行的安全性，为钻井生产提供稳定的动力保障。

参考文献：

[1] 史桂英.直流电机的保养维护[J].科技展望，2015，（3）.

[2] 郭红梅.脉流电动机电刷与换向器异常磨耗探究[J].中国高新技术企 业，2015，（20）.

[3] 李翠兰.直流电动机换向器磨损异常的原因分析[J].微特电机，2011，

（11）.

发电机绕组端部磨损分析 篇12

我公司装备有2台汽轮发电机, 发电机端部绕组采用多层0.18×25的F级环氧粉云母带、0.1×25无碱玻璃丝带、环氧树脂、F级绝缘漆、F级环氧腻子等材料构成端部定子线圈主绝缘。定子线圈端部绕组采用玻璃布板做为支撑板、使用涤玻绳绑扎固定, 线圈支架使用3240玻璃布板。两台发电机自投运约一年后, 检查发电机定子端部绕组有较为严重的磨黄粉现象, 且随着运行时间的增长有加重趋势。

1 原因分析

2009年10月我公司1号机组进行大修, 发电机端盖打开后将磨出的黄粉进行了取样分析, 化验结果与我们之前的判断一致, 黄粉的主要成份为环氧树脂粉末、云母粉末等绝缘材料和支持件材料。磨黄粉的部位主要集中在端部绕组与线圈支撑板之间的结合面处, 线圈绑线处有较轻微的磨黄粉现象。仔细排查端部绕组与线圈支撑板之间的结合面, 发现两者之间有细微的间隙, 在线圈绑线处出现磨损现象的地方, 绑线有松动, 说明端部绕组出现磨黄粉现象与线圈与支撑板之间有间隙以及绑线松动有很大关系。两台机组自投运以来, 振动值在3.4丝以下, 发电机正常运行时的轻微振动引起松动部位有相对运动, 有相对运动就有磨损, 机组经过长期运行, 磨损造成的间隙越来越大, 磨损现象越来越严重。

2 处理工艺和达到的效果

2.1 处理工艺介绍

经与厂家技术服务处专家和大修单位技术人员反复进行分析, 确认发电机磨黄粉的原因为发电机在制造厂端部工艺不良, 线圈绑扎工艺不过关, 并制定处理方案, 主体方案为将发电机定子线圈端部清洗干净后, 更换松动的绑线, 对定子线圈固定部位进行环氧树脂喷涂。

发电机清洗材料采用带电清洗剂, 使用压缩空气、喷枪进行清洗, 清洗质量控制标准为定子线圈表层污垢全部清理干净, 防止污垢清理不彻底而被残留在将要喷涂的环氧树脂内形成新的隐患。端部绕组彻底清理干净后对松动的绑线进行更换, 使用直径为5毫米的涤玻绳进行绑扎处理, 绑扎工艺为首先将环氧树脂和650按1:1比例配比, 使用二甲苯稀释, 稀释到可流动状态, 再将涤玻绳放入浸泡, 当涤玻绳内吸入溶剂即可使用, 绑线绑扎工艺按原制造厂工艺执行, 绑线绑扎完毕后再在涤玻绳附近刷上环氧树脂固化。端部绕组进行喷涂环氧树脂时, 首先用二甲苯稀释环氧树脂和650的混合剂, 直到溶剂稀释到可从喷枪喷出不堵喷枪状态 (5:1:1) , 使用压缩空气将溶液喷到端部绕组上, 重点关注部位为线圈与支撑板的结合部位、线圈绑线部位, 尽量将溶液渗入到结合部处, 填充原有间隙, 待第一遍喷上的溶液已基本干燥后, 再次对已确认易磨黄粉的重点部位喷一次溶液。待溶液干燥后开始对磨黄粉的部位涂刷一次溶液, 此时溶液配制时二甲苯加入量要少 (2:1:1) , 要求有一定的流动性即可, 但不能过稀, 此次要有针对性的涂刷溶液填充至支撑板与线圈之间的间隙, 将线棒与支撑板之间紧密结合起来, 另外对部分绑线进行涂刷一遍, 固定绑线, 防止出现新的松动。

2.2 处理后达到的效果

处理后的发电机经过1年时间运行考验, 达到了预期的目标, 通过人孔门检查, 端部定子线圈的磨黄粉现象已得到消除。

3 结束语

针对较为严重的磨黄粉现象, 采用加强固定部件结构的处理工艺能够有效的缓解, 提高发电机组运行的安全性能。但若机组产生非常严重的磨黄粉现象, 则需有针对性的开展发电机端部绕组固有频率 (自振频率) 的测试分析, 检测端部绕组自振频率是否在100Hz附近, 导致端部线圈与发电机产生共振, 并用频谱分析设备采集它的自振静频率幅值, 是否有部分端部线圈很易激振, 若有上述两个条件同时满足, 则应考虑对该发电机定子绕组端部结构进行改动, 进行调频。

摘要：以我公司发电机组为研究对象, 针对发电机端部绕组固定不良、自振频率与发电机电磁频率产生共振, 造成发电机定子线圈端部绕组出现磨黄粉现象, 本文介绍处理方法, 最后指出了需进一步开展的工作。

关键词：发电机,黄粉,原因,处理

参考文献