李賢明 孫繼峰 林洪濤 劉燕
(山東齊魯電機(jī)制造有限公司,250100)
摘 要:軸承是電機(jī)結(jié)構(gòu)中的重要部件,在電機(jī)使用過程中,軸承部位的故障占電機(jī)全部故障的1/2以上。在此,闡述了滾動(dòng)軸承在電機(jī)安裝使用過程中可能發(fā)生的故障(主要是發(fā)熱與噪音),發(fā)生原因以及解決問題的辦法。
關(guān)鍵詞:高速電機(jī);滾動(dòng)軸承;發(fā)熱與噪音
1 引言
軸承從結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)形式上可分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類,其中滾動(dòng)軸承因其傳動(dòng)效率高、摩擦系數(shù)小、價(jià)格低和使用維修方便的特點(diǎn),在中小型電機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。但是,由于設(shè)計(jì)、安裝過程中存在的一些缺陷,電機(jī)在使用中難免產(chǎn)生一些諸如噪音、發(fā)熱等問題,影響電機(jī)的正常使用。特別是兩極高速電機(jī)中使用的滾動(dòng)軸承,更容易產(chǎn)生問題。因此,認(rèn)真分析和解決它們,對(duì)提高電機(jī)質(zhì)量,降低產(chǎn)品故障率和返修率,增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。
2 滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)
2.1滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)
(1)傳動(dòng)效率高、摩擦系數(shù)小、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、價(jià)格低和使用維修方便。
?。?)某些滾動(dòng)軸承(軸承組合)可同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。因此,可以簡化軸承支撐座的結(jié)構(gòu)。
?。?)由于傳動(dòng)效率高,發(fā)熱量少。因此,可以減少潤滑油的消耗,大部分情況下可以采用潤滑脂潤滑,潤滑維護(hù)方便省事。
2.2滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)
?。?)承受載荷的能力比同體積的滑動(dòng)軸承小得多,且滾動(dòng)軸承的徑向尺寸大。因此,在承受大荷的場(chǎng)合和要求徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合,多采用滑動(dòng)軸承。
?。?)振動(dòng)和噪音較大,因此,對(duì)精度和噪音要求較高的場(chǎng)合多選用滑動(dòng)軸承。
?。?)對(duì)金屬異物特別敏感,軸承內(nèi)一旦進(jìn)入異物就會(huì)迅速損壞。高速電機(jī)軸承對(duì)潤滑油(脂)的要求也特別高,要求及時(shí)按期更換高速軸承專用潤滑油(脂),否則就會(huì)發(fā)生軸承抱死燒壞的可怕后果。
?。?)高速電機(jī)軸承對(duì)兩軸承擋之間的尺寸要求和定、轉(zhuǎn)子鐵心中心對(duì)齊方面要求很高,對(duì)軸承室的加工要求和軸承軸向游隙的要求也很高,處理不好也會(huì)造成軸承過熱,發(fā)生抱死燒壞的惡果。
3 與滾動(dòng)軸承有關(guān)的電機(jī)故障及其排除方法
下表所列電機(jī)故障現(xiàn)象、故障原因和解決方法,可以看出:由軸承原因引起的電機(jī)故障很多,處理起來似乎并不麻煩,但事實(shí)并非如此。有些電機(jī)廠家因?yàn)檩S承發(fā)熱問題,特別是兩極高速電機(jī)的軸承發(fā)熱問題一直得不到根本解決,造成出廠電機(jī)在一年保修期內(nèi)成批返修。對(duì)產(chǎn)品聲譽(yù)造成很大影響,同時(shí)產(chǎn)生一些不必要的維修成本,差旅費(fèi)用和工時(shí)浪費(fèi),實(shí)在是因小失大。由此看來,在電機(jī)設(shè)計(jì)、制造和使用過程中認(rèn)真研究和分析電機(jī)和軸承特點(diǎn),及時(shí)處理好軸承問題是十分必要的,也是電機(jī)高質(zhì)量、低成本,安全運(yùn)行的有力保障。
表 與滾動(dòng)軸承有關(guān)的電機(jī)故障及其排除辦法
4 電機(jī)設(shè)計(jì)、制造和使用過程中應(yīng)重點(diǎn)注意的幾個(gè)問題
(1)減小噪音方面
電機(jī)設(shè)計(jì)中,對(duì)于噪音要求較苛刻的場(chǎng)所,應(yīng)該選用“低噪音軸承”(國產(chǎn)軸承在其牌號(hào)之后帶“Z”)。它們的精度較高,若軸承噪音在整個(gè)電機(jī)的噪音中占的比例很小,未必非要選用該類軸承。兩極400mm以下機(jī)座號(hào)電機(jī),Z好選用進(jìn)口軸承,如瑞典的SKF、德國的FAG和日本的KOYO ;兩極450mm以上機(jī)座號(hào)的中型電機(jī),Z好選用噪音較小,運(yùn)行更可靠的滑動(dòng)軸承。
(2)軸承軸向受力方面
考慮到電機(jī)制造過程中可能造成定、轉(zhuǎn)子鐵心中心不對(duì)齊,產(chǎn)生軸向磁拉力,首先要提高產(chǎn)品加工質(zhì)量,保證加工精度,盡量使電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心中心對(duì)齊,減小軸向磁拉力;另外,軸承選用時(shí)還應(yīng)使轉(zhuǎn)軸在軸向能有微量的自由“游動(dòng)”空間,給定、轉(zhuǎn)子鐵心一個(gè)自動(dòng)找正的機(jī)會(huì),以消除軸向應(yīng)力,減少軸承損壞。為滿足這一要求,4極以上電機(jī),宜選用一個(gè)“球軸承”和一個(gè)“柱軸承”;兩極450mm以上機(jī)座號(hào)的中型電機(jī)Z好選用滑動(dòng)軸承,并在設(shè)計(jì)中預(yù)留出軸向“竄動(dòng)量”±3mm-5mm ;中、小型兩極400mm以下機(jī)座號(hào)電機(jī),可以選用兩個(gè)“球軸承”。由于軸承外套與軸承室的配合大部分廠家采用過渡配合,加上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承本身的熱膨脹,使軸承很難因轉(zhuǎn)軸受熱伸長而在軸承室中沿軸向“游動(dòng)”,繼而使軸承損壞。為此,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,設(shè)計(jì)中在軸承室內(nèi)給軸承外套預(yù)留1mm的軸向“游動(dòng)”量,是解決問題的很好辦法。
?。?)橡膠密封圈摩擦發(fā)熱方面電機(jī)Z后裝配時(shí),由于選用的橡膠密封圈品質(zhì)難以保證,常常是造成軸承發(fā)熱的主要原因。對(duì)于防護(hù)等級(jí)為IP23的電機(jī),可以考慮不用橡膠密封圈,而采用軸承內(nèi)、外蓋迷宮環(huán)密封,對(duì)于防護(hù)等級(jí)為IP44以上的電機(jī),必須嚴(yán)格采用高品質(zhì)的橡膠密封圈,并且盡可能提高軸承外蓋與橡膠密封圈摩擦接觸面的光潔度,降低摩擦系數(shù),減少因摩擦產(chǎn)生的熱量。
(4)潤滑脂應(yīng)用方面中、小型電機(jī)的軸承一般采用潤滑脂潤滑,兩極電機(jī)應(yīng)采用高速電機(jī)專用潤滑脂。電機(jī)正常使用過程中,應(yīng)做到經(jīng)常并及時(shí)清洗軸承,更換軸承室內(nèi)的潤滑脂,防止油脂老化發(fā)硬、產(chǎn)生噪音,造成軸承發(fā)熱,加快軸承磨損。還應(yīng)特別注意的是:潤滑脂的量并非越多越好,兩極高速電機(jī)潤滑脂的量還應(yīng)該更少一些,更換的頻率應(yīng)該更大一些,并能及時(shí)排出廢油,具體使用中還應(yīng)該視電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)子的重量而定。有些電機(jī)用戶由于沒有按照《產(chǎn)品使用維護(hù)說明書》及時(shí)更換潤滑脂或者添加的潤滑脂量過多,造成軸承發(fā)熱、燒壞抱死,嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng),造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
5 小結(jié)
在中、小型電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和使用過程中,只要能夠充分考慮到,并認(rèn)真處理好影響軸承使用的各種因素,選用高品質(zhì)的軸承、橡膠密封圈和適量優(yōu)質(zhì)的潤滑脂,及時(shí)保養(yǎng)、清洗軸承,更換潤滑脂,中、小型電機(jī)用滾動(dòng)軸承的發(fā)熱和噪音問題是很容易得到解決的。為防止軸承發(fā)熱燒壞抱死,可以給軸承加裝Pt100測(cè)溫裝置,一旦軸承溫度超過設(shè)定值90℃或95℃,電機(jī)自動(dòng)斷電停機(jī),維護(hù)人員可以及時(shí)查明原因并修復(fù),盡快恢復(fù)生產(chǎn),避免造成不必要的損失。
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來源:《電機(jī)技術(shù)》2005年第2期