风机配件基础知识详解：轴承箱

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：高压多级离心鼓风机、风机配件、轴承箱、滑动轴承、轴瓦、转子总成、风机维修

引言

在工业流体输送与处理领域，高压多级离心鼓风机扮演着心脏般的角色，其为污水处理、冶炼化工、物料输送等关键工艺提供稳定、高压的气流。一台高性能、长寿命的风机，不仅依赖于卓越的整体设计，更在于其对每一个核心配件的精雕细琢。风机是一个复杂的系统，由风机机壳、风机转子总成、风机密封、风机轴承、轴承座(箱)、风机联轴器等众多精密部件协同工作构成。深入理解这些配件的结构、功能与相互关系，是进行风机选型、日常维护乃至故障诊断与修理的基石。本文将系统性地梳理高压多级离心鼓风机的配件知识体系，并对其核心部件—轴承箱，进行深入细致的解析。

第一章：高压多级离心鼓风机配件知识体系概览

在深入探讨轴承箱之前，我们有必要对风机的整体配件构成有一个宏观的认识。这有助于我们理解轴承箱在整机中的定位及其与其他配件的关联。

1.1 风机静止部件：机壳与风道系统

这是风机的“骨架”与“腔体”，构成了气流通道和结构支撑。

风机机壳：作为风机的主体结构，通常由整体上机壳和整体下机壳通过中分面连接而成，便于检修。对于多级风机，内部会进一步分割为多个压缩级，对应有一级上机壳、一级下机壳等。 进风口机壳与出风口机壳：是气流进出风机的门户，其型线设计直接影响进气效率和出口压力稳定性。 风机进风筒：连接进风口与第一级叶轮的过渡部件，引导气流平稳进入。 多级隔板与叶轮隔套：安装在机壳内部，用于分隔各级风机叶轮，形成连续的压缩阶梯。多级隔板上还集成了关键的风机密封（如齿式迷宫密封），用于防止级间窜气。其材质根据工况可选铸钢隔套、铸铁隔套或防腐隔套(板)。

1.2 风机旋转核心：***转子总成系统***

这是风机的“心脏”，负责将机械能转化为气体的压力能和动能。

风机转子总成：对于多级风机，即多级风机转子总成，它是由风机主轴、多个叶轮（如一级叶轮、二级叶轮直至多级多个叶轮）、以及叶轮隔套等部件通过过盈配合、键连接等方式组装并经过精密动平衡校正的整体。 风机主轴：作为转子的中枢，承受扭矩、弯矩和复杂的交变应力。根据风机级别和压力，分为单级风机主轴、多级风机主轴、高压风机主轴、大流量风机主轴等，对材质和加工精度要求极高。 风机叶轮：是直接对气体做功的部件，其型式、数量和材质决定了风机的性能。常见的有铝合金叶轮、不锈钢叶轮以及用于苛刻工况的特种材质叶轮。

1.3 风机密封系统：保障运行效率

密封系统是风机的“关卡”，防止气体泄漏和外部杂质侵入，保证压缩效率和运行安全。

风机密封(气封)与风机轴密封：主要包括齿式迷宫密封(上/下)，它们安装在多级隔板和轴承箱端盖处，利用多次节流膨胀原理减小泄漏。根据级数，有一级密封圈至六级密封圈乃至多级密封圈。 特殊密封：对于有毒、易燃或贵重气体，会采用碳环密封圈、机械密封圈等更高效的密封形式。

1.4 动力传递与支撑系统：联轴器与轴承

这是连接动力与支撑运动的核心。

风机联轴器(靠背轮)：连接风机主轴与电机轴，传递扭矩。常见膜片联轴器，其组件包括风机端联轴器、电机端联轴器、联轴器锥销、联轴器定位环和联轴器弹性圈等。 风机轴承与轴承座(箱)：这是本文的重点。风机轴承是转子的支点，高压多级风机普遍采用滑动轴承(轴瓦)，因其承载能力强、阻尼性能好、适于高速运转。分为主动端滑动轴承（通常位于联轴器端）和从动端滑动轴承，以及承受轴向推力的推力滑动轴承。这些轴承被精密地安装在轴承座（进风口端） 和轴承座（出风口端），而轴承箱则是容纳和支撑这些轴承的核心部件。

第二章：风机配件深度解析—轴承箱

轴承箱，有时与轴承座概念互通，但在高压多级离心鼓风机中，它通常指一个更为复杂和集成的部件，不仅是轴承的安装座，更是一个集成了润滑、冷却、密封和状态监测功能的子系统。

2.1 轴承箱的功能与重要性

轴承箱的核心功能是为风机轴承（特别是滑动轴承）提供一个稳定、洁净、润滑充分的工作环境。它确保转子系统能够以极高的精度和稳定性高速旋转，同时将轴承运行中产生的热量及时带走，并防止润滑油泄漏和外部污染物进入。一个设计优良、维护得当的轴承箱，是风机实现长周期、无故障运行的根本保障。其失效或性能下降，将直接导致风机轴承烧毁、风机主轴磨损甚至风机转子总成损坏的严重后果。

2.2 轴承箱的结构组成

一个典型的轴承箱由以下主要部件构成：

轴承箱座：是轴承箱的基础部件，通过螺栓固定在风机底座上。它内部有精确加工的轴承安装孔和油路通道，承载着整个转子系统的重量和载荷。 轴承箱上盖：与轴承箱座通过螺栓合拢，形成封闭空间。上盖通常设有视油窗、透气帽（呼吸器）和温度计插孔。 轴承箱侧盖：安装在轴承箱的轴向两端，用于封闭箱体，内部通常集成了油封和风机轴密封（如碳环密封），是防止润滑油外泄的关键部位。 轴承箱甩油环（适用于油环润滑式轴承箱）：这是一个安装在风机主轴上的圆环，随主轴转动，将油箱底部的润滑油带起，飞溅到滑动轴承(轴瓦) 的润滑点上。它是一种简单可靠的润滑方式。

2.3 轴承箱内部的精密世界：滑动轴承与润滑

高压多级离心鼓风机的轴承箱内部，核心是滑动轴承(轴瓦)，其工作机理至关重要。

巴氏合金轴瓦：这是最常用的滑动轴承衬里材料。它具有优异的嵌入性和顺应性，能在少量杂质侵入时保护主轴，并且具有良好的减摩性能。轴瓦与主轴之间需要保持一个精确的径向间隙，这个间隙是形成润滑油膜的关键。 油膜的形成与动压润滑原理：当风机主轴高速旋转时，由于油的粘性，它会将润滑油从轴承的进油间隙带入收敛的楔形间隙中。随着间隙变窄，油被挤压产生强大的流体动压力，这股压力足以将沉重的转子“托举”起来，使轴颈与巴氏合金轴瓦表面完全被一层极薄的油膜隔开，实现液体摩擦。这种状态的润滑效率极高，磨损极小。这个油膜的压力分布可以用“雷诺方程”来描述，其核心是流体动压效应。 润滑与冷却：润滑油不仅起润滑作用，还负责带走滑动轴承摩擦产生的热量。润滑油通过轴承箱内的油路，被连续不断地供给到轴承间隙中，完成润滑后流回箱体底部，再通过箱体表面的散热翅片或外部冷却器进行冷却，构成循环。

第三章：基于配件知识的轴承箱相关风机修理实践

对轴承箱及其内部结构的深刻理解，直接指导着风机的维修工作。

3.1 常见故障与诊断

轴承温度过高：这是最常见的故障。原因可能包括：润滑油油质劣化或油号不正确；油位过低或过高；轴承箱甩油环卡死或脱落，导致润滑不足；滑动轴承(轴瓦) 的巴氏合金层磨损、剥落或与主轴间隙不当；轴承箱的冷却系统（如冷却水管）堵塞；机组对中不良导致轴承承受额外载荷。 润滑油泄漏：主要发生在轴承箱侧盖的密封处。原因可能是油封老化、磨损；碳环密封圈磨损或弹簧失效；轴承箱结合面（如轴承箱上盖与轴承箱座的中分面）密封胶失效或螺栓紧固不均。 振动异常：如果排除了风机转子总成动平衡和风机联轴器对中的问题，那么振动很可能源于轴承箱内部。如滑动轴承间隙过大导致油膜振荡；巴氏合金轴瓦出现疲劳裂纹或脱落；轴承箱底座紧固螺栓松动等。

3.2 修理流程与关键技术要点

当确诊故障源于轴承箱系统时，应按以下流程进行修理：

停机、隔离与拆卸：确保机组完全停止，断开电源并挂锁。拆除风机联轴器的膜片和联轴器定位环，实现与电机的脱开。然后依次拆卸轴承箱侧盖、轴承箱上盖。 检查与测量：
外观检查：检查轴承箱座和轴承箱上盖有无裂纹、砂眼。检查轴承箱甩油环是否变形、转动是否灵活。 滑动轴承(轴瓦)检查：小心取出主动端滑动轴承和从动端滑动轴承的轴瓦。检查巴氏合金层是否有磨损、划痕、剥落、裂纹和烧熔现象。用着色渗透法检查合金层与瓦背的结合是否牢固。 间隙测量：这是修理中的核心环节。
径向间隙测量：通常采用压铅法。在轴颈上方放置数段软铅丝，然后安装轴承箱上盖并按规定扭矩紧固螺栓。随后再次打开，测量被压扁的铅丝厚度，即为轴承顶隙。此值必须严格控制在制造厂规定的范围内，过小易烧瓦，过大会引起振动。 轴向间隙（推力间隙）测量：用于推力滑动轴承，可用百分表直接测量，确保转子有适量的热膨胀余地。
主轴检查：检查与轴瓦接触的轴颈部位，其表面光洁度、圆度和直径尺寸需符合要求，不能有拉毛或磨损台阶。
修理与更换：
若轴瓦巴氏合金层磨损轻微，可采用刮研工艺进行修复，使其与轴颈的接触面积和接触点符合标准。 若磨损严重或出现剥落、裂纹，则必须更换新轴瓦。新轴瓦在安装前可能也需要进行适当的刮研。 更换所有失效的油封和碳环密封圈。 彻底清洗轴承箱内部，确保所有油路畅通无阻。
回装与调试：
回装是拆卸的逆过程，但要求更高。所有结合面应使用合适的密封剂。螺栓需按对角线顺序分次均匀紧固至规定扭矩。 加注指定型号和数量的润滑油。 恢复联轴器对中，其对中精度必须达到标准，这是保护轴承箱和轴承的关键外部条件。 进行盘车，确认转动灵活无卡涩。最后进行空载试车，逐步升速并密切监控轴承箱的温度和振动值，直至各项参数稳定在正常范围内。

结论

轴承箱作为高压多级离心鼓风机的核心支撑部件，其技术内涵远不止一个简单的“箱子”。它集精密机械、流体润滑与热力学于一体，是风机稳定运行的守护神。作为一名风机技术从业者，从宏观上掌握整机配件体系，从微观上深钻如轴承箱这样的关键部件，建立系统的知识树，并将理论知识与维修实践紧密结合，才能从容应对各种设备挑战，保障生产的连续与高效。希望本文能为您的工作提供有力的支持。

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