楊勇　李會（huì）智

（洛陽LYC軸承有限公（gōng）司）

摘　要：本文從理論分析入手（shǒu）並結合實際生產狀況，對防爆電機運行時軸承溫度異常的因素進行匯總；並針（zhēn）對影響軸承配合重要（yào）部位的主要因素，從質量控製和工藝（yì）方法上（shàng）提出了具體的解決方案（àn）及改進措施。

關鍵詞：防爆（bào）電機；軸承（chéng）；溫高；質（zhì）量控製；措施（shī）

0　引言

防爆電（diàn）機廣泛應用於煤礦、石化等爆炸危（wēi）險場所。中小型防爆（bào）電機的軸承結構多采用滾動軸承在（zài）電機的生產製造、使用維（wéi）護的（de）過程中，因設計、製造質量波動造成的軸承溫度高、抱軸等問題時有發生，嚴重的還會引（yǐn）起軸承落架、電機掃膛、繞組燒毀等嚴重事故。

1　軸承溫度高的原因分析

引起軸承溫度異常的發（fā）熱和散熱可從兩個方麵（miàn）來分析：從軸承部位發熱方（fāng）麵看，電機軸承溫度高的直接原因是軸承高速（sù）旋轉時因軸承（chéng）工作遊隙（xì）不合適造成熱量多、散失不（bú）暢；間接原因包括潤滑脂選用（yòng）及加入量不合適、電（diàn）機溫升異常、轉子溫度高、軸承自身的質量（liàng）問題等；對防爆電機特別是隔爆型電機來說（shuō），還包括因（yīn）隔爆結構設計需要帶來（lái）的對（duì）加工精度的（de）高要求（qiú），如零部（bù）件（jiàn）加工誤差（chà）積累則會造成隔爆曲路相關零部件磨擦發熱傳導給軸承，嚴重時電機抱軸。從散熱方麵看，主要包（bāo）括軸承通風散熱、電機風路設計等。以下就主要的影響因素作一詳細介紹。

2　解決軸承溫度高的措施

2.1 軸承（chéng）有效遊隙的控製（zhì）

滾動（dòng）軸承的遊隙，是涉及諸多特性（xìng）的關鍵指標之一（yī）。軸承（chéng）內外（wài）圈相對位移量就是軸（zhóu）承遊隙，徑向位移量稱為徑向（xiàng）遊（yóu）隙，軸向位移量稱為軸向遊隙。遊隙的大小直接影響軸承的性能，如影響軸承壽命、軸的振動或聲音以及滾（gǔn）動體是否正常運動等；另一方麵，軸承通常采用內圈或（huò）外圈帶過盈量安裝，但過盈量會引（yǐn）起內（nèi）外圈脹（zhàng）縮，造成遊隙變化（huà）。而且軸承在運行中會達到一定的（de）飽和溫度，但此時內外圈與滾動體的溫度並不（bú）相同，於是產生了溫差，這一溫差又（yòu）導致了遊隙的變化。加之軸承在承受一定載荷進（jìn）行旋轉時，由於載荷的作用，軸承的內（nèi）外（wài）圈及滾動體（tǐ）還會發生彈性變形，也會（huì）引起遊隙的變化。為說（shuō）明這一問題，需對遊隙的幾種狀態變化概念進行定義。軸承的（de）裝配過（guò）程如圖1所示。

測量遊隙△0：給軸（zhóu）承施加一定測量（liàng）載（zǎi）荷後測出的遊隙，是軸承的固有屬（shǔ）性。

安裝遊隙△f：軸承安裝於軸和端蓋後（hòu）剩（shèng）餘的遊隙，△f＝△0－(δfe＋δfi)。

有效遊隙△：軸承裝進設備並以規定的（de）轉速旋轉達到一定的溫度後的軸承遊隙，即軸承正常工作時的遊隙，△＝△f－δt。

圖1 軸承裝配（pèi）過程示意圖

對軸承來說，Z重要（yào）的徑向遊隙是有（yǒu）效（xiào）遊隙△，該值在理論上略呈負值時通常（cháng）壽命Z大（dà）。但負（fù）遊隙過大，造成配合過（guò）緊、發熱嚴重而使軸承壽命驟（zhòu）然（rán）縮短。因此，須將有效遊隙的Z小值控製在這一數值之上。根據以上理論分析（xī），影響軸承有效遊隙的主要因素（sù）有軸承的（de）理論遊隙△0(通常可根據（jù）相關資料獲（huò）得)、因內外圈（quān）配合造成的（de）遊隙變化（huà）δf、因內外圈溫差造成的遊隙變化量δt。軸（zhóu）承的（de）理論（lùn）遊隙（xì）與軸承的選（xuǎn）型有關，因軸承（chéng）內外圈的配合引起的有效遊隙變化在理論上可以通過計算獲得，在此不再展開敘述。在實際生產過程中，嚴格控製與軸承內外圈配合部（bù）位的尺寸精度，即控製端蓋軸承室及轉子軸承台的加工精度（dù），成為保證軸承有效遊隙的關（guān）鍵。

2.1.1 軸承的選型、遊隙、配合選擇

2.1.1.1 軸承的選型（xíng）

軸承選型時需要考慮的因（yīn）素包括受力情況、壽命、工作轉速等；軸承承受（shòu）的載荷按照載荷大小可分為（wéi）輕載荷、常規載荷、重載荷（hé）；按照載荷的時間（jiān）性（xìng）變化可分為靜載（zǎi）荷、變載荷、衝（chōng）擊載荷；按照載荷的方向分為旋轉載荷、靜止載荷或變向載荷。旋轉載荷、靜止載荷或變向載（zǎi）荷不是軸承承受的載荷本身的性質，而是相對一個（gè）個軸承套圈觀察到的（de）載荷性質。

2.1.1.2 配合選擇

在決定內外圈的配合時，先要看其（qí）屬於旋轉載荷還是靜止載荷，而後判斷采用過盈（yíng）配合還（hái）是間隙配合。承受旋轉載荷的內圈，原則（zé）上要求采用過盈配合，如果出現了間隙（xì）配合，內圈就會在軸承台的配合麵（miàn）發生打滑，在載荷（hé）較大（dà）時，就會損傷配合麵或造成微動磨損。配合的（de）鬆（sōng）緊應考慮即使（shǐ）在承受載荷、運行中內圈與軸存在溫差或者外圈與軸承座存在溫差的情（qíng）況下，也（yě）能保證過（guò）盈量。

軸承的?作轉速必須低（dī）於滾動（dòng）軸承的允許轉速。據軸承負載、工（gōng）作轉速等因素計算（suàn）軸（zhóu）承壽命，軸（zhóu）承的計算壽命應達（dá）4萬h以（yǐ）上；核算軸承的Z小（xiǎo）負荷，保證軸承的正常工作。

2.1.1.3 遊隙的選擇（zé）

遊隙是軸承（chéng）的固有屬（shǔ）性，軸承一旦（dàn）製成，則（zé）其值確定可以通過測量得到（dào），遊隙的大小（xiǎo）與製造廠的工藝水平、質（zhì）量（liàng）保證能力有關，在電機批（pī）量的裝配（pèi）過程（chéng）中，同一（yī）規格、型號的軸承遊隙差別較大。實際生產過程中，對SKF6324/C3絕緣軸承測量，其實際徑向遊（yóu）隙範圍（wéi）在0.05～0.08mm之間，裝配（pèi）後對軸承的有效遊隙影響較大。如果電機（jī）軸承溫度異常，必要時需（xū）挑選（xuǎn）大遊隙C3組軸承。

2.1.2 端蓋軸承（chéng）室的影響因素及工藝改進

端蓋（gài）軸承室是影響電機軸（zhóu）承正常（cháng）運行狀態的關鍵部位，它的基本尺寸、圓柱度、粗糙度，與電機的機械性能(機械耗、噪聲、軸承溫度)有直接關係。通常采用常規的車削（xuē）加工（gōng）方法，因裝夾力的（de）影響、設備精度等（děng）因素，精車後內圓粗糙度僅能達，圓柱度公（gōng）差保證圖紙相當吃（chī）力。因操作者加工（gōng）習（xí）慣問題，軸承室總（zǒng）往下差（chà）加工；加上鑄件內應力及裝夾（jiá）應力的影響，端蓋軸承室加工後應力釋放變形，造成軸承（chéng）室尺寸變小。按照隔爆型電機要求，必須對殼體零部件進行水壓試驗，不當的壓（yā）緊（jǐn）方式、試驗後工件內應力釋放造成的（de）局部變形，也會造成軸承室尺（chǐ）寸變化。

為可靠的提高軸承室的加工精度和形位公差（chà），可以推廣應用滾壓工（gōng）藝。該工藝利用超高（gāo）精（jīng）度內徑滾壓（yā）頭，在端蓋精車後對軸承（chéng）室部位進行光整加（jiā）工，可以顯著的提高尺（chǐ）寸精度和形狀精度（dù），通常在搖臂鑽床或臥式車床上進（jìn）行。在實際生產中，采用軸承室滾壓工藝後的端蓋軸承室（shì）尺寸公差值均滿足圖紙要求、消除了不良習慣對（duì）工件精度的影響，並且尺寸公差帶壓縮（suō），尺寸穩（wěn）定性提高。軸承室圓柱度明顯提（tí）高，公差值進一步（bù）減小，滾（gǔn）壓後粗糙度均達到以上。總之，通過工藝改進，可以穩定並提（tí）高軸承（chéng）室加工質量，效果良好。

2.1.3 轉子軸承台的質量控製

軸承的內圈與軸（zhóu）承台的配合通常為小過盈，按照有關標準為基軸製（zhì），當設計的軸（zhóu）承台（tái）尺寸確定後（hòu），穩定的控（kòng）製轉子（zǐ）軸承台的尺（chǐ）寸及形位公差成為保（bǎo）證裝配質量的關（guān）鍵。轉子通常采用磨床加工，在工藝方法（fǎ）及設備方麵容易保證軸承台部位（wèi）的（de）尺寸及形位公差；利用質量分析工具，表1列出了主要影響工序質量穩定的因素。

表1 影響工序質量穩定的因素

對照分析表，對一層因素（sù）中的設備、方法、工（gōng）件、人員等，均可通過調（diào）整、檢（jiǎn）查、更換來解決(見相應的解決方案)。但在測量（liàng）方（fāng）麵，需要認真策劃。對測量過程進行不確（què）定度評定（dìng），以確定在測量方麵能否有效的滿足質量（liàng）要求，然後根據評定結果，對影（yǐng）響（xiǎng）不確定（dìng）度的因素進行分析，減少各分量值，以保證Z終的測量過程滿足工序對產品質量的要求，必要時配備更高精度的測量設備、改進（jìn）測量方（fāng）法等。

2.2 潤（rùn）滑脂的選擇及使用

對軸承工作的影響因素除了有效遊隙，還有潤滑脂的選擇與加入（rù）量；潤滑脂的作用是在滾動體與滾道之間產生潤滑油膜（mó），以減小滾動摩擦係（xì）數，進而減小摩擦損耗及軸承發熱，並可防止生鏽、腐蝕（shí）等。軸承在高速旋（xuán）轉時，由於軸承自身的滾動摩擦及潤滑劑的攪拌產生的熱量，使軸承（chéng）溫度迅速升高。潤滑脂（zhī）的選擇與加入量至關重要（yào），同（tóng）時（shí）還（hái）包括潤滑脂的使用與保養等。

2.2.1 潤滑脂的選擇方法

通常根據dn值，選擇滾動軸承潤滑材料。dn值＜300000～350000時用（yòng）潤滑脂潤滑。

dn值＝軸承內徑(mm)×轉速(r/min)(直徑大於65mm時)。

dn值＝軸承內（nèi）外（wài）徑平均值(mm)×轉速(r/min)(直徑（jìng）小（xiǎo）於（yú）65mm時)。

不同的軸承類型、結構選用不同的潤滑脂種類：高速軸（zhóu）承選用基礎油粘度低（dī）、稠度大潤滑脂；高負（fù）荷時，選擇極壓潤滑（huá）脂；軸承中等負（fù）荷（hé），則選（xuǎn）擇耐磨（mó）潤滑（huá）脂；軸承（chéng）保持架（jià）含銅等有色金屬，避免用含硫、磷（lín）添加劑的潤滑脂（zhī）。

2.2.2 潤滑脂的注入量

1)軸承潤滑脂加入量的一般原則：普通（tōng）軸承裝到內腔全部空間（jiān）的1/2～3/4。水平軸承填充：2/3～3/4；垂直安裝的（de）軸承：1/2(上側)，3/4(下側)；在易汙染環境、低速或中速，要全部填滿。

2)準確的計算參考如公式(1)：

估算填充量的公式：(不考慮軸（zhóu）承類型)

Q＝0.005×D×B或Q＝0.01×d×B 　(1)

Q—填充量，g

D—軸承外徑，mm

d—軸承內徑，mm

B—軸承（chéng）寬度，mm

3)可以利用定量注脂機（jī）定量控製加注量，能方便地控製注脂（zhī）量；采用（yòng）注脂機加油具有定（dìng）量準確、速度快、加油脂均勻、改善勞動條件、潔淨等優點。

2.2.3 潤滑脂使用過程中注意清潔，對不同牌號潤滑（huá）脂不（bú）能混合使用。

2.3 隔爆零部件因誤差累積產生相擦（cā）

對隔爆電機來說，軸貫通部位（wèi）各零部件的配合間（jiān）隙及（jí）長（zhǎng）度必須符合GB3836.2-2000爆炸性氣體環境（jìng）用電氣設（shè）備 第2部分隔爆型“d”中的（de）相關要求。以（yǐ）軸貫（guàn）通的隔爆接（jiē）合麵為例分（fèn）析(見圖2)，隔爆麵（miàn）長度為25mm、IIB類產品，此間隙（xì）理論（lùn）Z大值為0.2mm；而在實際生產中影響此配（pèi）合間隙的主要因素有：

1)定子兩（liǎng）端止口中心存在同軸度誤差。按照通常的四次車加工，精車坐胎工藝，此（cǐ）形位公差（chà）的保證值一般在φ0.1～0.15mm。

2)內蓋加工時，止口與內圓存在同軸度誤（wù）差，一般在0.05～0.1mm。

3)端蓋(軸承套)止口與軸承室存在同軸度誤（wù）差，此誤差較小，一般在0.01mm以下。

1.定子；2.轉子；3.端蓋；4.軸承；5.內蓋

圖2 隔爆接合麵

4)軸（zhóu）承徑向遊隙，與（yǔ）軸承的規格、遊隙（xì）係列有關，如6324/C3組，徑向遊隙（xì）在0.05～0.08mm。

5)轉子兩端軸承台存在同軸度（dù）誤（wù）差，此誤差較小，一般在0.01mm以下，項1～5的形位誤差（chà）累積範圍在φ0.22～0.35mm，再加上尺寸（cùn）精度誤差，可能（néng）造成偏差超（chāo）過隔爆間隙要求，引起零部件相擦。解決方案是（shì）：

1)改進機座加工工（gōng）藝，精車時坐（zuò）胎間隙不能大於（yú）0.05mm。

2)內蓋加工時盡可能一次裝夾完成止口與內圓加工，必要時采用坐胎車加工以減（jiǎn）小（xiǎo）形位誤（wù）差（chà）。

3)軸貫通部分的隔（gé）爆件（jiàn）采取壓縮公差（chà）帶方法，增大配合間隙。

2.4軸承本身質量（liàng）問題（tí）

在軸承（chéng）製造、裝配、運輸過程中（zhōng），可能會因多種因素造（zào）成軸承滾道剝離、卡傷、破損、壓痕、異常磨損、燒（shāo）結、電蝕、鏽腐（fǔ）蝕等；裝配過程中如用力不均或用戶使用不當，也可能會引起保持架發生變形，增（zēng）加它與滾動體之間的摩擦，甚至使某些滾（gǔn）動（dòng）體卡死不能滾動，有可能造成保持架與內外圈發生摩擦等。解決此類問題的辦法是（shì）嚴格遵守軸承使用、保養要求，遵守（shǒu）工（gōng）藝操作要求（qiú）。

2.5 其它零部件發熱對軸承的影響

電機將電能轉化為機械能，過程中必然因各（gè）種損耗產生熱量，即（jí）通常（cháng）關注的電機五大損耗。電機內外風路將熱量散失一部分，其中部分熱量通過機殼、端蓋、轉軸等傳導給軸承，也會造成軸承溫度上升（shēng）。此類問題需（xū）通過電磁優化設計、加強過程控製、增大風壓、風量、增大散熱接觸麵積等方法（fǎ）解決。電機溫升是電機性能的另一重要考核指（zhǐ）標，在此不再詳述。

2.6 散熱（rè）方麵

低壓（yā）中小型電機多采用自扇冷卻，變（biàn）頻電機多采用強迫通（tōng）風機，電機的結（jié）構決定了風扇（shàn）端軸承散熱（rè）效果好（hǎo），電機軸伸端由於風扇較遠，特別是帶法蘭安裝（zhuāng）電機，風更不易到（dào）達軸承部位，不利於通風散熱，因（yīn）此軸伸端（duān）軸溫（wēn）高現（xiàn）象較多。解決方案有加裝導流罩、更換大流（liú）量風扇等，如果結構設計許可，也可采用水冷端（duān）蓋來增強軸承部位的傳導散熱，經生（shēng）產驗證有一定的效果。

3　結束語

從生產實踐來看，嚴格的控製（zhì）軸承的有效遊隙是解決軸承溫高的Z有效（xiào）措施。從製造過程方麵來說，須對影響軸承溫度的關（guān）鍵因素進行控製，主要（yào）包括端（duān）蓋軸承室的製造工藝方法改進、轉子軸承台的質量（liàng）控製等，對其他的（de）方麵也（yě）需采取（qǔ）一定的措施改（gǎi）善（shàn），才能保證批量生產的防爆電機工作時軸（zhóu）承溫度穩定，進（jìn）而提高其（qí）運行穩定（dìng）性。采用先進的工藝技（jì）術及可靠的質（zhì）量控製手（shǒu）段，為產品的質（zhì）量穩定提供強有（yǒu）力的技術支持，是製造一流產品的基礎條件。

參考文獻

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[2]潘成林.實用中小型電（diàn）機手冊[M].上海：上海科學技（jì）術出版（bǎn）社，2007.

來（lái）源：《電氣防（fáng）爆》