螺杆空压机轴承选型及其在检修中的指导应用

螺杆空压机轴承选型及其在检修中的指导应用

侯岩

（通辽发电总厂有限责任公司内蒙古通辽市028011）

摘要：对某发电有限公司空压机轴承的设计选型进行了探讨，并根据所安装轴承及转子装配要求，指导如何更好地开展空压机机头大修。

关键词：喷油双螺杆空压机；圆锥滚子轴承；配对安装；轴向游隙

目前电力行业中螺杆空压机应用较为广泛，其大修期通常在30000～40000h（4～5年）。通常人们会选择返厂大修或交由有资质的检修公司进行维修，同时也会面临相对较高的维修费用。鉴于此，我司维修部门设备部开始尝试自行拆卸、安装压缩机机头，在更换相应轴承、密封件后，所检修的压缩机机头亦能达到接近大修的效果。当然，检修的前提是压缩机本身无故障，转子、机壳内腔体无明显磨损。

压缩机的常规大修很大程度上也就是轴承和转动部件的检修，所以了解压缩机轴承的选型思路对压缩机大修也有很强的指导意义。下面以我厂仪用空压机为例（表1），探讨轴承选型及其在大修中的指导应用。

1压缩机轴承的选型

轴承的选型应该考虑的主要因素：各种结构类型的轴承由于不同的结构特性，可适应于不同的使用条件，设计人员可根据自己的需要进行选择。通常选择轴承时应综合考虑下列各主要因素：载荷是选择轴承最主要的依据，通常应根据载荷的大小、方向和性质选择轴承。

（1）载荷大小：一般情况下，滚子轴承由于是线接触，承载能力大，适于承受较大载荷；球轴承由于是点接触，承载能力小，适用于轻、中等载荷。

（2）载荷方向：由于压缩机头轴承受径向载荷和轴向载荷联合作用，一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承，这两种轴承随接触角增大承受轴向载荷能力提高。若径向载荷较大而轴向载荷较小，也可选用深沟球轴承和内、外圈都有挡边的圆柱滚子轴承。若轴向载荷较大而径向载荷较小，可选用推力角接触球轴承、推力圆锥滚子轴承。

（3）载荷性质：有冲击载荷时，宜选用滚子轴承。当量动载荷：P=XFr+YFa

式中，X为径向系数；Y为轴向系数；Fr为径向载荷；Fa为轴向载荷。

双螺杆压缩机由于阴阳转子间的相互作用力，压缩气体对转子的反作用力，压缩机轴承需同时承受径向及轴向载荷。此外，在空压机启动瞬间，启动转距最高达3692N•m，所以宜选用滚子轴承。此外，需考虑的因素还有轴向游动性能、高速性能、调心性能、允许的安装空间、安装与拆卸是否方便等。

综上所述，压缩机机头轴承选型：高压端采用圆锥滚子轴承作为推力轴承，低压端采用内圈有挡边的圆柱滚子轴承作为支撑轴承（表2）。

2压缩机机头的拆装

2.1解体工艺与步骤

（1）工器具准备，包括专用支架、拉马、千斤顶、手工具（扳手、铜棒、锤、钳等）、测量器具（游标卡尺、深度尺、铅丝等）、氧气乙炔、轴承加热器、起重设备等。（2）拆卸低压端罩壳（轴承座）、高压端盖罩。（3）解体前关键数据测量：1）低压端间隙（阴、阳转子端面与前罩壳端面间隙）用塞尺测量；2）高压端间隙（阴、阳转子端面与后罩壳端面间隙）用塞尺测量；3）高压端阴阳转子轴承游隙用压铅丝法测量。（4）通过表面加热将主轴驱动齿轮、键、轴套取出。（5）拆卸、拉拔出主机罩壳和阴阳转子低压端轴承及其压盖。（6）拆卸、拉拔出高压端罩壳（轴承座）、阴阳转子轴承及其压盖、内圈垫片。（7）清理检查主轴、转子、轴承、内壳体损坏情况。（8）受损元件修复处理。

2.2解体前数据测量记录

螺杆与前后端面间隙是进行螺杆装配时应保证的技术参数，该间隙大小已经考虑到了主机高温运行时螺杆与前后端面的膨胀变形量，同时压缩产生螺杆径向载荷与轴向载荷均由主机两端定位轴承承担，开始运行时螺杆没有轴向位移。但运行一定时间后，主机轴承必然会发生磨损，导致螺杆产生轴向窜动及径向窜动增大，该变化会让螺杆与螺杆之间、螺杆与主机壳体及前后端面之间间隙发生变化。因此，这些装配间隙应能保证主机长时间正常运行。解体前对关键的间隙数据进行了测量，所得结果（表3）作为回装时的参考。

2.3回装工艺与步骤

（1）将阴、阳转子吊起啮合后固定好，套上排气端罩壳。（2）放入轴承内圈垫片，加热轴承后进行热装，并装上轴承压盖和锁紧螺栓。（3）吊起后罩壳使阴、阳转子自由下坠，测量排气端总间隙。（4）如排气端总间隙不合格，重新拆装轴承、调整内圈垫片数量直至该间隙在需要值。（5）装上排气端盖罩，通过盖罩垫片厚度调整阴阳转子排气端轴承游隙，运行时的排气端间隙即为排气端总间隙与轴承游隙之差。（6）依次回装主机转子罩壳、进气端阴阳转子轴承和盖罩。（7）通过进气端盖罩垫片厚度调整进气端间隙。（8）将轴套加热后安装到主轴上（安装到底）、安装驱动齿轮键，并将齿轮加热后进行热装。（9）安装齿轮压盖和锁紧螺栓，锁紧螺栓上涂螺纹紧固胶，并将螺栓旋紧。（10）主机回装过程中应注意轴承压盖螺栓和主机各螺栓的上紧力度。（11）盘动主机，确定主机转动灵活。

3结语

螺杆空压机机头属于高精密部件，尤其是阴、阳转子，加工精度要求相当高，安装要求自然也非常高。按正常安装要求的话，阴、阳转子需进行动平衡，安装时由专用检测仪器控制轴承游隙及安装后转子的比功率。在我厂内检修设备和检测手段均非常有限的条件下，自2010年以来，我厂设备部已组织解体大修空压机机头近10台次，使用寿命均在4年以上，设备出力也均能达到机组要求。

参考文献：

[l]刑子文．螺杆压缩机一理论设计及应用[M]．北京：机械工业出版社，2000．

[2]章根国．单级中压单螺杆空气压缩机核心技术突破[J]．压缩机技术，2叭2，(3)．

[3]章根国，方宜荣．单螺杆压缩机[P]．中国专利，ZL2012202342052.