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浅析电机轴承损坏的原因分析及预防

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董兴洪 陈志强

(四川川煤集团华荣能源股份有限公司)

  摘 要:正常使用电机轴承的使用寿命较长,出现过早损坏,可能是因为选型不当,安装不正确,润滑不良,使用环境差,维护及管理不到位等。本文先介绍了电机用轴承的结构和类型,再通过总结轴承损伤的方式及原因分析,提出加以正确防范的方法避免电机轴承损坏,提高轴承使用寿命。

  关键词:轴承;损坏;原因;防范

  0 引言

  轴承在工农业生产机械中应用广泛,在很多机电设备中离不开轴承。如果安装使用、维护不当会导致其使用寿命严重缩短,轻则烧毁电机,重则酿成安全事故。所以,充分了解轴承的正确使用及维护,不但能延长轴承的使用寿命,而且还能够促进安全生产。

  1.轴承的结构及类型

  1.1轴承的结构组成

  轴承因滚动体的不同有球轴承和滚子轴承之分。球轴承为点接触,特点是承载能力较低,抗冲击能力较差,但旋转精度高、摩擦损失小、极限转速高。滚子轴承为线接触、摩擦损失较大,极限转速低、但承载能力及抗冲击能力较强。滚动轴承主要由内圈、外圈、滚动体、保持架四部分组成。

  1.2轴承的类型

  根据滚动轴承所受到外力的情况,可分为三类:

  径向轴承:主要承受径向载荷,如向心球轴承、向心滚子轴承等。

  止推轴承:主要承受轴向载荷,如推力球轴承、推力滚子轴承等。

  径向止推轴承:可同时承受径向载荷和轴向载荷,如圆锥滚子轴承和向心推力球轴承。

  常见的几种滚动轴承及结构如下图:

  1.3电机常用轴承

  电动机一般选用轴承为滚动轴承。选用的基本依据是承受载荷的大小和性质、转速的高低、支撑强度和结构状况。以轴向载荷为主,轴向载荷较小,转速较高时选用向心球轴承;径向载荷大,无轴向载荷,转速较低时选用向心滚柱轴承;同时承受较大的径向、轴向载荷时选用向心推力轴承;只承受轴向载荷选用推力轴承,滚珠或滚柱承载着负载,支撑着电机主轴,使电机转子可以平稳旋转。

  2.轴承的润滑

  加有润滑脂的轴承不但能起散热作用、隔绝外界煤尘对轴承的污染,而且能在滚道与滚动体之间形成一层油膜更好地保护轴承正常运转,延长轴承使用寿命。电动机上常用的润滑脂有两种:复合钙基润滑脂和锂基润滑脂。个别负载特别重、转速又很高的轴承,可以用二硫化钼基润滑脂。润滑脂在使用时应特别注意以下问题:

  轴承运行1000-1500小时后应加一次润滑脂,运行2500-3000小时后应更换润滑脂。不同型号的润滑脂不能混用,更换润滑脂时须将陈旧油脂清除干净,轴承中润滑脂不能加得太多或太少,一般占轴承室空容积的三分之一至二分之一;转速高、负载重的轴承,润滑脂应加得少一些。

  3.常见损伤方式及原因分析

  3.1常见损伤方式

  轴承常见的损坏方式有以下几种:

  剥离:运转面剥离,剥离后呈明显凹凸状。原因是负荷过大使用不当,安装不良,轴或轴承箱精度不良,游隙过小,异物侵入,发生锈蚀,异常高温造成的硬度下降。

  烧伤:轴承发热变色,进而烧伤不能旋转。主要原因:变形部分游隙过小,润滑不足或润滑剂不当,负荷过大、预压过大,滚子偏斜。

  裂纹缺陷:部分缺口且有裂纹。主要原因:冲击过,过盈过大,有较大剥离,摩擦裂纹,安装侧精度不良,使用中卡入异物。

  保持架破损:铆钉松动或断裂保持架破裂。主要原因:力矩负荷过大,高速旋转或转速变动频繁,润滑不良,卡入异物,振动大,倾斜状态下安装,异常温升使树脂保持架变形。

  锈蚀:表面局部或全部生锈、呈滚动体齿距状生锈。产生的主要原因:保管状态不好或包装不当,防锈剂不足,水份或酸溶液等侵入等。

  磨损:表面磨损,造成尺寸变化,伴有磨伤、磨痕。主要原因:润滑剂中混入异物,润滑不良,滚子偏斜,不及时换油。

  压痕碰伤:卡入固体异物,或冲击造成的表面凹坑及安装时的擦伤(固体异物侵入,卡入剥离片,安装不良造成的撞击,脱落。在倾斜状态下安装)

  3.2轴承使用超温

  滚动轴承在运转过程中损坏是有先期预兆的,伴有过热、冒烟、异响、振动等异常现象。轴承使用中不应超过70℃,在径向载荷力的作用下,由于各点处的滚动体及内、外滚道的弹性变形,使内圈上半部不受载荷,而下半部滚动体和滚道随位置的不同承受大小不同的载荷,随着轴承的不断高速运转,使滚动体和滚道的表层下因接触应力产生疲劳裂纹,形成疲劳点蚀,疲劳点蚀是轴承损坏的主要原因。

  不转动或低速转动的轴承在重载和冲击载荷的作用下会使滚动体和滚道接触处的局部应力超过材料屈服极限就会出现凹坑,高速运转的轴承因摩擦润滑不好、密封不严进入尘渣使磨损加快或烧伤。

  由于管理上的松驰,维修人员的维护不到位,当电机两外端盖内轴承长期不更换合适润滑脂,电机轴承在长期高速、高温下运转会使润滑脂干结成饼,使轴承滚动体与滚道干摩擦,产生大量的热散不出去,过高的温度使轴承的材质变软,又增大了滚珠(滚子)与滚道的摩擦力,加快了轴承的磨损,更加严重的是轴承内圈与轴抱死,导致电机烧毁。导致轴承温度高的外部原因有:电机风叶片因进入异物损坏,脱键、电机上的散热筋道堵塞及杂物堵塞进风口等,至使长时间运转电机的热量散不出去,加快了润滑脂的干结。

  3.3安装方法不正确

  正确的安装方法是:在安装轴承时,先在轴和轴承的内圈涂上一层薄薄的润滑脂,并把有字的一面朝向外端,严禁用手锤直接敲打轴承的方法进行装配,必须用铜棒或加垫铝板的方式进行敲击,用合适力度敲打轴承内圈周围进行装配。有条件的可用轴承加热器把轴承加热到100-120℃进行热装,这样的装配保证了轴承不被敲击损伤,这不仅缩短了装配时间,而且能提高轴承安装精度。

  4.结语

  通过上述轴承损坏原因分析,加强对维修、操作工技能培训及素质教育,每班必须对电机进行认真检查(电机、减速箱有无异响、温度是否正常、连接部位是否牢固,叶片、电机罩完好无损,通风良好);电机设备环境干净、无杂物;定期对轴承进行清洗、加注润滑脂,日常检修通过手摸、耳听、鼻闻或用红外测温仪检测电机两端盖部位的温度,并作好记录、比较,正确维护、安装可提高电机轴承的使用寿命,减少电机事故,提高设备使用效率。

  参考文献:

  [1]邱言龙 王兵 钳工实用技术 中国电力出版社

  [2]祝燮权 实用五金手册 上海科学技术出版社
来源:《电力设备》2017年第34期