中小型高速電機滾(gǔn)動軸承發熱與噪音問題的探討

2014-12-23

李賢明 孫繼峰(fēng) 林洪濤 劉(liú)燕
(山東齊魯電機製造有限公司,250100)
  摘 要:軸承是電機結構(gòu)中的重要部件,在電機使用過(guò)程中,軸承部位的故障占電機全部故障的1/2以上。在此,闡述(shù)了滾動軸承在電機安裝使用過程中可能發生的故障(主要是發熱與噪音),發生原因以及解決(jué)問題的辦法。
  關鍵詞:高速電機;滾動軸承;發熱與噪(zào)音(yīn)
  1 引言
  軸承從結(jié)構和轉動形式上可分為(wéi)滑(huá)動軸承和滾動軸承兩大類,其中滾動軸承因其傳動效率高、摩擦係數(shù)小、價格低和使用(yòng)維修方便的特點,在中小型電機中得到廣泛應用。但是,由於設計(jì)、安裝過程中存在的(de)一些缺陷,電機(jī)在使用中難免產生一些諸如噪音、發熱等問題,影響電機的正常使(shǐ)用。特別是兩(liǎng)極高速電機中使用的滾動軸承,更容(róng)易(yì)產生問題。因此,認真分析和(hé)解決它們,對提高電機質量,降低產品故障率和返修率,增(zēng)加企(qǐ)業經濟效益具有十分重要的意義。
  2 滾(gǔn)動軸承的特點
  2.1滾動軸承的優點
  (1)傳動效(xiào)率高、摩擦係數小(xiǎo)、運轉精度高、價格低和使(shǐ)用維(wéi)修方便。
  (2)某些滾動(dòng)軸承(軸承組合)可同時承受徑向(xiàng)載荷和軸向載荷。因此,可以簡(jiǎn)化軸承支撐座的結構。
  (3)由(yóu)於傳動效率(lǜ)高,發熱量少。因(yīn)此,可以減少潤滑油的消耗,大部分情況下(xià)可以采用潤滑脂潤滑,潤滑維護方便省事(shì)。
  2.2滾動軸承的缺點(diǎn)
  (1)承受載荷的能力比同體積的(de)滑動軸承小得多,且滾動軸承的(de)徑向尺寸大。因此,在承(chéng)受大(dà)荷的場合和要求徑向尺寸小、結構緊湊的場合,多采用滑動軸承。
  (2)振動和噪音較大,因此,對精度和噪音要求較高的場合多選用滑動軸承。
  (3)對金屬異物特別敏感,軸承內(nèi)一旦進入異物就會迅速損壞。高速電機軸承對潤滑油(yóu)(脂)的要求(qiú)也特別高,要求(qiú)及(jí)時按期更換高速軸承專用潤滑油(脂),否(fǒu)則就會發生軸承抱死燒壞的可怕後果。
  (4)高速電機軸承對兩軸承擋之間的尺寸要求(qiú)和定、轉子鐵心中心(xīn)對齊方麵要求很(hěn)高,對軸承室的加工要求和軸承軸向遊隙的要求也很高(gāo),處理不好也會造成(chéng)軸承過(guò)熱,發生抱死燒壞的(de)惡果。
  3 與滾動軸承有關的(de)電機故障及其(qí)排除方(fāng)法
  下表所列電機(jī)故障現象(xiàng)、故障原因和解決方(fāng)法,可以看出:由軸承原因引起的電機故障很多,處理起來似乎並不麻煩,但事實並非如此。有些電機廠家因為軸承發熱問題,特別是兩極高速電機的軸承發熱問題一直得不到根本解(jiě)決,造成出廠(chǎng)電機在一年保修期內成批返修。對產(chǎn)品聲譽造成很(hěn)大影響,同時產生一些不(bú)必要的維修(xiū)成本,差旅費用和(hé)工時浪費,實在是因(yīn)小(xiǎo)失大。由此看來,在電機設計、製造和使用過程中認真研究和分析電機(jī)和軸承特點,及時處(chù)理好軸承問題是十分必要的,也是電機高質量、低成本,安全運行的有力保障。
表 與(yǔ)滾動軸承有關的電機故障及其排除辦法
  4 電機設計、製造和使用過程中應重點注意的幾個問(wèn)題
  (1)減(jiǎn)小噪音方麵
  電(diàn)機設計中,對於噪音要求較苛刻的場所(suǒ),應該選用“低噪音軸承”(國產軸承在其牌號之(zhī)後帶“Z”)。它們的精度較高,若軸承噪音在整個電機的(de)噪音中占的比例(lì)很小,未必(bì)非要選用該類軸承。兩極400mm以下(xià)機座號(hào)電機,Z好選用進口軸承,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,Z好選用噪(zào)音較(jiào)小,運行更可靠的滑動軸承。
  (2)軸承軸向受力方麵
  考慮(lǜ)到電機製造過程中可能造成(chéng)定、轉子鐵心中心不對齊,產生軸向磁拉力,首先要提高產(chǎn)品加工質量,保證加工精度,盡量使電(diàn)機定、轉子鐵心中心對齊,減(jiǎn)小軸向磁拉力;另外,軸承選用時還應使轉軸在軸向能有微量的自由“遊動”空間,給定、轉(zhuǎn)子鐵心(xīn)一個自動找(zhǎo)正的機(jī)會,以消除軸向應力,減(jiǎn)少(shǎo)軸承損壞。為滿足這一要求,4極以上電機,宜(yí)選用一個“球(qiú)軸承”和一個“柱軸承”;兩極450mm以上機座號的中型(xíng)電機Z好選用滑動軸承,並在設計中預留出軸向“竄動(dòng)量(liàng)”±3mm-5mm ;中、小型兩極(jí)400mm以下機座號電機,可(kě)以選用兩個“球軸承”。由於軸承外套與軸承室的配合大部分廠家采用過渡配合,加上運轉時軸承本身的熱膨脹,使軸承很難因轉軸受熱伸長而在軸承室中沿軸向“遊動”,繼而使軸承損(sǔn)壞。為此,實踐經驗證明(míng),設計中(zhōng)在軸(zhóu)承室(shì)內給軸承外套預留1mm的軸向“遊動”量,是解決問題(tí)的很好辦法。
  (3)橡膠密(mì)封圈摩擦(cā)發熱方麵電機Z後裝配時,由於選用的(de)橡膠密封圈品質難以保證,常常是造成(chéng)軸承發熱的(de)主要原因。對於防護等級為IP23的(de)電機,可以考慮不用橡膠密封圈,而采用軸承內、外(wài)蓋(gài)迷宮環密封,對於防護等級為IP44以上的電機,必須嚴(yán)格采用高品質的橡膠密封圈,並且盡可能提高軸承外蓋與橡膠密封圈摩擦接觸麵的(de)光潔度,降(jiàng)低摩擦係數,減(jiǎn)少(shǎo)因摩擦產生的熱量。
  (4)潤滑脂應用方麵中、小型電機(jī)的軸承一般采用潤滑脂潤滑,兩極電機應采用高速電機專用潤滑脂。電機正常使用過程(chéng)中(zhōng),應做到(dào)經常並及(jí)時清(qīng)洗軸承,更換軸承室內的潤滑脂,防止油脂(zhī)老化發硬、產生噪音,造成軸承發熱,加快(kuài)軸(zhóu)承(chéng)磨損。還應特別注意的是:潤滑脂的量並非越多越好,兩極(jí)高速電機潤滑脂的量還(hái)應該更少一些,更換的頻率應(yīng)該更大(dà)一些,並能(néng)及時排出廢油(yóu),具體使用中還應該視電機的功率和(hé)轉子的重量而定。有些電機用戶由於沒(méi)有按照《產品使用維護說明書》及時更換潤滑脂或者添(tiān)加的潤滑脂量過多,造成(chéng)軸承發熱、燒壞抱(bào)死,嚴重影響了正常的生(shēng)產經營活動,造成(chéng)了不必要的經濟損失。
  5 小結
  在中、小(xiǎo)型電機的設計、製造和使用(yòng)過程中,隻要能夠充分考慮到,並認真處理好影響軸承使用的各種因(yīn)素,選用高品質的軸承、橡膠密封圈和適量優質的潤滑脂,及時保養、清洗軸承,更換潤滑脂,中、小型電機用滾動軸承的發熱和噪音問題是很容易得到解決的(de)。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(guò)設定值90℃或95℃,電機自動斷電停機,維護(hù)人員可以及時查明原因並修複,盡快恢(huī)複生產,避免(miǎn)造成(chéng)不必要的損失。
  參考文獻:
  [1]楊萬青,劉建忠等編著.實用異步電動機(jī)設計(jì)、安裝與維修.機械工業出版社,1996.
  [2]王振華主編(biān).實(shí)用軸承(chéng)手冊.上(shàng)海科學技術(shù)文獻出版社,1990.6.
  [3]王永凱,劉學珍編.軸承的(de)使用與維修(xiū).中國鐵道出版社,1985.

來源:《電機技術》2005年第2期
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