某公司冷凝（níng）水泵電機為低壓三相（xiàng）異步電機，功率18.5kW，轉速2940r/min。係統共有4台冷凝水泵，無備用。年修期間，對冷凝水泵（bèng）前後軸承進行（háng）更換，更換某品牌軸承，投入運行後，連（lián）續運轉2個月，維護人員（yuán）發現3台冷凝水泵運行聲音異常，通知維護（hù）人員到達現場檢查（chá），通過聽針判斷，聲音（yīn）來自電機非驅（qū）動端（duān），電機（jī）振動、溫度均在標準範圍內（機前（qián）振動：水平1.1μm，垂直0.9μm；機後：水平1.8μm，垂直2.5μm。機前溫度（dù）58℃，機後（hòu）溫度48℃），聲音連續均勻，現（xiàn）場分析運行情況，判斷聲音出自電機非（fēi）驅（qū）動端軸承，軸承有損傷，停機處理。冷凝水泵（bèng）屬連續運行（háng）關鍵設備，立刻停機（jī），影響生產（chǎn）。通過解體，軸承（chéng）清洗檢查（chá），冷（lěng）凝水泵非驅動端滾珠軸承（6209-2RS-C3）內滑道有損傷，出線麻坑，電機運行時，滾珠與損傷（shāng）的滑（huá）道摩擦，發出異（yì）音，破損的部分汙染油脂，因轉速較高，聽針聽出聲音連續。軸承內滑道（dào）出線麻坑是造成冷凝水泵電機出現異音的（de）直接原因。此（cǐ）軸承為6209-2RS-C3型軸承，年修期間更換此軸承，投運2個月，未到檢修周期，滾道局部剛性軟，運行短時間內滾道出現麻坑，鋼（gāng）體剝落，無法滿足較高（gāo）轉速連（lián）續運行工況是造成（chéng）冷凝水泵電機出現異音的主要原（yuán）因。因其故障存在頻發性，所以深入分（fèn）析軸承（chéng）設計結構（gòu）、參（cān）數，為何無法滿足現場工況，對今後軸承選型及應用工況（kuàng）有更好的了解，對避免此類故障的發生具有指導及借鑒意義。
1 軸承故障現象
通過解體檢查，冷凝水泵非驅動端（duān）滾珠（zhū）軸承（6209-2RS-C3）內滑道有損傷，鋼層脫落，出線（xiàn）麻坑，電機運行時（shí），滾珠與損傷的滑道摩（mó）擦，發出（chū）異音，破損的鍍層（céng）汙染油脂，因轉速較高，聽針聽出（chū）聲音連續。軸承內滑（huá）道出（chū）線麻坑是造成（chéng）冷凝水泵電機出現異音的直接原因。圖（tú）1。
2 軸承失效的原因分析
（1）根據此次應用軸承的設計參數說明，分析（xī）失效的軸承屬於低（dī）速重載係列軸承，它（tā）在（zài）設計之初就（jiù）在滾道（dào）的曲率和球徑以及內部結構等方麵都進行了優化特殊改進，不同（tóng）速度的軸承的滾（gǔn）動體直徑Dw與滾道直徑的比值是不同的，即δ值，高速軸承的δ數值小於（yú）低速軸承，並且內外溝道的曲率係數也相應的減少（shǎo），由（yóu）0.525變為0.515。設計中心徑（jìng）同時也會增加0.05mm，相應的軸承振幅、振速和（hé）振動加速度都會（huì）改變，在承受預（yù）載荷旋轉的時候鋼球會很規則的沿著滾道滾動，當其不承受預載荷高速旋轉的時（shí）候，鋼球極有可能與滾道產生滑動摩擦，滾動軸承（chéng）套圈各滾動體表麵在接觸應力的反複作用下，滾動表麵金屬呈點狀或片狀剝落，造成軸承（chéng）失（shī）效。軸承轉速＜3000r/min，可（kě）承受（shòu）較大載荷，一般用於蝸輪蝸杆，農（nóng）業（yè）機械，反複懸擺機構等。一般把承載大（dà）小定義為向心軸（zhóu）承（chéng）徑向當量動載荷Pr與（yǔ）徑向額定動（dòng）載荷Cr的比值。
載荷（hé）大小比（bǐ）Pr/Cr。輕載荷≤0.07δ；正常載（zǎi）荷＞（0.07～0.15）；重載荷＞0.15。
為使軸承的基本額定壽命恰（qià）好為100萬轉時，軸承所能承（chéng）受的載荷值，稱為軸承的基本額定動載荷。一（yī）般設計是fi＝0.515，fe＝0.525，它（tā）在高速場合和有側擺要（yào）求的場合（hé）曲率係（xì）數是不同的。
（2）曲率參（cān）數選取有3方麵因素：①精密機床，主軸等要（yào）求振動（dòng）和噪聲選取較小的（de）R/r；②儀（yí）器儀表，馬達陀（tuó）螺等要求精（jīng）度，摩擦力矩和靈敏度應R放大，r較小；③高（gāo）轉速電機等應選取R較大，r一般（bān）的係數。日本長（zhǎng）崗（gǎng）對溝曲率做了很多實驗（yàn），得到結論（lùn）Z佳數據是R/r＝0.512/0.5384，實驗數（shù）據表明（míng）R/r＝0.508/0.530是Z佳（jiā）。軸（zhóu）承研究（jiū）所對25個規格600套軸（zhóu）承5種曲（qǔ）率進行研究實驗，Z後得出3種軸承Z為理想精度要求高的選取R/r＝0.51/0.52，高速（sù）輕（qīng）載，摩擦力矩低，選R/r＝0.51/0.53，適中的選R/r＝0.515/0.525。眾所周知，軸（zhóu）承設計（jì）要約束滾動體沿既定的軌（guǐ）道運行，這個既定的軌道就像車轍，這（zhè）個車轍的寬度與深淺是否平滑等，都憑著多年的實踐經驗精心設計而成，把內圈稱之為（wéi）代碼02，外圈代碼01，保（bǎo）持器（qì）代碼（mǎ）為07，滾動體代碼為04，溝底尺寸（cùn）Φ，外溝曲率R，內溝曲率r。在軸（zhóu）承應用（yòng）過程中02旋轉01靜止與01旋轉02靜（jìng）止的物理狀態（tài）有著（zhe）很大區別。
（3）通過有限（xiàn）元分（fèn）析得出結論，δR的取值在02旋轉（zhuǎn）狀態時趨近δr，但不小（xiǎo）於δr時候軸承運行狀態呈對數曲線變化，04在承受疊加載荷並傳導力的同時會（huì）產生一個物理變形，通（tōng）過材料的力學性能可得知，當一條長（zhǎng）度為L、截麵積為S的金屬絲在力F作用（yòng）下伸長（zhǎng）ΔL時，F/S叫應力，其物理意義是金屬絲單位截麵積所受到的（de）力；ΔL/L叫應變，其物理意義是金屬絲單位長度所對應的伸長量。應力與應變的比叫彈性模量。ΔL是微小變化（huà）量。楊氏模量（Young's modulus），又稱拉伸模量（tensile-modulus），是彈性模量（elastic modulu so rmodulus of elasticity）中Z常見的一種。楊氏模量衡量的是一個（gè）各向同性彈性體的剛度（stiffness），定義為在胡克定律適用的範圍內，單（dān）軸應力（lì）和單軸形變之間的比。與彈性模量是包含關係（xì），除了楊氏模量以外，彈性模量還包括體（tǐ）積模量（bulk modulus）和剪切模量（shearmod－ulus）等。Young's modulus E，shear modulus G，bulk modulus K和Poisson's ratioν之間可以進行換算，公式（shì）為：E＝2G（1+v）＝3K（1-2v），表達式E＝σ/ε。應用大型邊界元（yuán）應力分析程序（BEAP-2）對彈性變形及接觸應力進行計算（赫茲假定）04彈性（xìng）變形，設（shè）計基準R變化數值增加為R'，假設R'＝R+n，Φ不變，用R'的數據球通過紅丹粉刮色或曲率樣板（bǎn），計算機輔助等技術手段觀察，得到各（gè）應力點狀態的更多信息。
（4）0.510/0.510組應力Z小，即兩物體（tǐ）密合麵Z好，理應（yīng）屬於Z佳，但其實不然，道理是忽略了潤滑這（zhè）個重要因素，溝曲率越（yuè）小（xiǎo），鋼球與滾道的吻合度越好（hǎo），潤滑油越不容易進入接觸區，潤滑條件（jiàn）的惡化必然（rán）導致（zhì）摩擦力矩的增大，旋（xuán）轉不靈活，產生較大滑動，從（cóng）而造成軸承疲勞壽命降低。因此，適當增大R的取值改善軸（zhóu）承的潤（rùn）滑，就可以提高軸承（chéng）的疲勞（láo）使用壽命。設計中心徑同時也會增加0.05mm，相應的軸承振幅、振（zhèn）速和振動加速度都會改變，經過檢測軸承尺寸和旋轉精度公差符合GB/T307.1和JB/T10336相關要求，但未（wèi）能滿足電機用軸承JB/T8880標準要求，即振動至少（shǎo）達到Z3V3要求，V3是振動值，Z3是噪聲值。振動加速度（dù）是振動力的體現（力等於質量乘以加速度）並且因為力在更高頻率（lǜ）時有破壞性。另外軸承在承受預載荷旋轉的時候鋼球會很規則的沿著滾道滾動，當其不（bú）承受預載荷（hé）高速旋轉的時候，鋼球極有可能與滾道產（chǎn）生滑動摩擦，滾動軸承套圈各滾動體表麵在接觸應（yīng）力的反複作用下，其滾動表麵（miàn）金屬從（cóng）金屬基體呈（chéng）點狀或片狀（zhuàng）剝落下來，造成軸承失效。這種軸（zhóu）承轉速（sù）一般（bān）＜3000r/min，但（dàn）它可承受較大（dà）的載荷，一般用於渦輪蝸杆，農（nóng）業機械，往複懸擺機構等。
3 結論
（1）通過分（fèn）析總結，對軸承機構及設計參數有了足夠的了解，針對具體軸承型號參數具體分析選型，服務於生產。
（2）透過（guò）故障分析，利用原理，可提前判斷軸承性能的（de）劣化程度，早發現早處理。
（3）軸承的設計區別決定了每個軸（zhóu）承的應用場合，即使同型號的軸承根據轉速不同，應用適合（hé）的負載也不（bú）相同（tóng），所以對軸承的深入剖析（xī），有助於在今後的生（shēng）產中根據工（gōng）況選擇（zé）適（shì）合的軸承，舉一反三，而不是千篇一律。
