赵英，许栋梁

（江苏省无锡市城市防洪工程管理处，江苏无锡　214000）

　　摘　要：在闸门启闭过程中，主要靠主滚轮轴承和轮轴之间灵活转动工作的。本文对利民桥枢纽船闸闸门运行过程中主滚轮故障原因进行分析，经过对比选择新型FZ-5自润滑轴承，并根据实际运行情况对轴承进行了改造。

　　关键词：FZ-5自润滑轴套；主滚轮；改造

　　0　引言

　　利民桥水利枢纽是无锡市城市防洪工程主要控制建筑物之一，位于无锡市中心城区南部古运河与京杭大运河交汇处（无锡新区利民桥北侧），距利民桥约130米。本枢纽由一座净宽16米的节制闸、一座12（16）米×90米的船闸和一座设计流量60m³/s（4台×15m³/s）抽水泵站以及副厂房、安装间、管理用房等附属设施组成。其主要功能是防洪、排涝、航运和改善城市水环境。利民桥船闸自2006年10月建成投入运行来，承担着繁重的大型企业生产物资过闸任务。工程属于社会公益性质的水利建设项目，具有显著的社会效益和经济效益。据统计到2011年2月底，船闸过船4.6万船次，总吨位793.6万吨。

　　船闸2006年10月建成投入运行，因改善城区水环境调水需要，船闸长期套闸运行，闸门常年频繁启闭，2010年4月中下旬船闸上闸首闸门运行过程中，出现主滚轮严重运转不灵活、咬死等现象，同时引起闸门剧烈颤振及左侧下滚轮脱落，经检查发现上下闸首闸门滚轮、轴套等设备磨损严重，同时上闸首启闭机高速轴端出渗漏油严重，已无法正常通航运行。

　　1　闸门运行故障原因分析

　　在水工闸门启闭过程中，主要是靠主滚轮轴承与轮轴之间灵活转动工作的，轴承的主要作用是：（1）承担较大的载荷，具有较高的抗压强度及刚性；（2）具有较小的摩擦因数，使滚轮能转动灵活；（3）要保证一定的支撑精度，确保滚轮在轨道上平稳运行。拆卸后发现，该船闸滚轮轴承选用的SF-1复合材料轴承，是以钢板为基体，青铜为中间层，并以塑料为表面层的自润滑材料。它将三种不同材质的材料结合为一体，利用金属的刚性好和塑料的自润滑性结合，从而弥补了塑料尺寸稳定性差和金属的干摩擦性能劣的缺点，但是其壁厚太薄。在拆卸下来的轴套中发现有些已不见镀层及轴车销加工的痕迹，外闸首3#滚轮，由于原装轴承在2010年3月已经全部磨损，并导致滚轮的压盖并帽脱落，后紧急采购铜质轴套进行更换，但由于铜套属于硬质材料，加上润滑不足导致铜套磨损更为严重。

　　2　改造措施和建议

　　2.1轴承材料的选择

　　在水工闸门中，选择合适的支撑轴承是关键，要求轴承材料具有较高的承载能力、较低的摩擦因数、较好的耐磨性和耐久性、使用寿命长等要求。早期采用较多的是青铜轴套及含油尼龙轴承。随着我国支承材料研发的进步和吸收国外的先进技术，工程塑料合金也被广泛的应用，现应用较多的主要材料轴承有青铜轴承、双金属自润滑轴承、工程塑料合金等，比较如下：

　　2.1.1青铜材料是比较传统的轴承材料，特点是承载力较高、耐磨性较好、使用寿命也长，但相对而言摩擦因数较大，为0.15-0.21。缺点是需要定期加润滑油，缺油时存在“烧瓦、抱轴”等现象。

　　2.1.2双金属自润滑材料是以低碳冷轧钢板、不锈钢板或青铜板为基体，以烧结含有固体润滑剂的铜合金为摩擦表面层的复合材料。该材料具有很高的承载能力，很好的耐磨性能，自润滑特性、减摩性也比较突出，具有尺寸稳定、使用温度高、结构简单、尺寸紧凑等优点。该材料的摩擦因数范围为0.08-0.15。

　　2.1.3工程塑料合金应用在水利工程中的主要有油尼龙、改性油泥龙、华龙MG系列等。油尼龙由于摩擦因数不稳定、耐磨性能较差而逐渐由华龙材料取代。

　　2.1.4华龙材料具有出色的耐磨损性，弹性和自恢复性，低摩擦因数及自润滑性，耐海水腐蚀，不会剥落等特性；由于它的综合性能卓越，能承受冲击荷载，所以在水质恶劣的水利水电工程中替代青铜轴套及油尼龙等产品。该材料的摩擦因数范围为0.02-0.16。

　　2.1.5大连三环FZ-5材料是一种新型的自润滑材料，与传统的三层复合材料相比，静载特性、无油脂润滑条件下的耐磨性能、使用温度、尺寸稳定性等更为优异。与铜基镶嵌自润滑材料比较，可避免镶嵌式材料由于泥沙或磨屑将固体润滑剂表面覆盖而丧失自润滑特性的失效方式，但价格较高。

　　2.2轴承的选择

　　经对照比较，选择大连三环FZ-5自润滑轴套替代原用SF-1型自润滑轴承（附水工常用轴套性能特征对比表）。该自润滑轴承结构，是以高强度铜合金为基体，其上均布若干通孔，孔中填充固体润滑剂，同时轴承摩擦层表面还涂有帮助跑和的固体润滑膜。轴承工作时，固体润滑剂在挤压、剪切和摩擦热的作用下向摩擦表面转移形成固体润滑膜，实现轴承的自润滑。因此轴承可以在较低的摩擦阻力下稳定的工作。

　　2.3增加自润滑装置

　　由于船闸滚轮在夏天室外运行，金属温升较高，为进一步加强润滑效果，并且能够对固体润滑膜起到保护作用，延长主滚轮使用寿命，在每套主滚轮轴上镗制润滑油孔Φ12，轴颈配合面按间距70mm，圆周方向120°均布Φ10出油孔三个。在闸门与滚轮间隙处轮轴上增设Φ10注油孔一个，为平时维护方便安装不锈钢加油柱250mm，可以定期加注有较好的亲和力、抗水冲洗性强、具有良好的热稳定性和润滑作用二硫化钼锂基润滑脂。

　　3　结束语

　　试运行前施工单位和管理所技术人员对上、下闸首启闭机设备及自动化控制系统进行了详细的检查和准备，确认正常后分别进行了上闸首闸门和下闸首闸门试运行，闸门运行平稳，滚轮转动顺畅、灵活，启闭机运转正常，无异响，减速箱无漏油，刹车装置工作正常。当然，双金属自润滑材料新滚轮轴承长期使用的效果如何，是否能与试验时的效果一致，还有待在今后实际运行中进一步检验。

　　参考文献

　　[1]FZ-5B系列双金属镶嵌自润滑轴承产品说明书[S]

来源：《农业与技术》2012年3期