軸承系統(tǒng)是防爆電機非常關鍵的工作系統(tǒng),當軸承系統(tǒng)出現(xiàn)問題時,軸承會因為發(fā)熱而出現(xiàn)過早地磨損、散架等問題。軸承是防爆電機產(chǎn)品定位的重要零部件,與其他零部件關聯(lián),保證了電機產(chǎn)品轉(zhuǎn)子部分在徑向和軸向的相對位置符合要求。
當軸承系統(tǒng)出現(xiàn)問題時,前兆性的表象為雜音或發(fā)熱,機械性的故障一般先表現(xiàn)為雜音,繼而開始發(fā)熱,再后來就會發(fā)展為軸承的磨損,具體表象為雜音加大,甚至出現(xiàn)軸承散架、電機抱軸、繞組燒毀等更嚴重的問題。
導致軸承發(fā)熱和損毀的原因為哪些?
(1)裝配、使用因素。去過軸承制造廠的人都清楚,軸承制造過程控制特別嚴格,特別是好一些的軸承廠家,軸承的關鍵工序在一個非常清潔的環(huán)境中進行;而在電機裝配及后期使用和維護環(huán)節(jié),有些時候很不盡如人意:如裝配過程中,環(huán)境不好對軸承本身的污染,潤滑油(或潤滑脂)中混入雜質(zhì)(顆粒、其他油類、水等),裝配過程中對軸承的磕碰,軸承裝配過程中非正常的受力等,都會導致軸承在短時間內(nèi)出現(xiàn)問題。在使用環(huán)節(jié),如果將電機置于潮濕或更嚴酷的環(huán)境中,軸承可能會生銹,這對于軸承系統(tǒng)也是致使的問題。
關于軸承系統(tǒng),還有一個問題是軸承內(nèi)蓋與軸承外蓋部位的密封,也就是我們所說的密封油槽加工的規(guī)范性,加工不規(guī)范、或軸承內(nèi)外蓋的直徑正超差時,也容易出現(xiàn)異物進入軸承導致故障。
(2)軸承徑向配合不合理導致的問題。對于任何軸承產(chǎn)品,都存在初始游隙和工作游隙,軸承一旦被安裝,特別是防爆電機運行時,軸承的游隙就是工作游隙,只有工作游隙的正常的范圍內(nèi),軸承方可正常的工作。在實際中,軸承內(nèi)圈與軸的配合、軸承外圈與端蓋(或軸承套)軸承室的配合,都直接影響到軸承的工作游隙或相對運行:當軸承處于較緊的夾持狀態(tài)時,工作游隙會變小,軸承會發(fā)熱;同樣,當配合太松時,又會發(fā)生軸承的跑圈問題。當軸承室尺寸正超差時,可能會發(fā)生跑外圈問題,即軸承外圈與軸承室發(fā)生周向的相對運動,當軸承位直徑負超差時,軸承又出現(xiàn)跑內(nèi)圈問題,即軸承內(nèi)圈與軸承位發(fā)生周向的相對運動。
(3)定轉(zhuǎn)子不同心問題導致的別勁問題。從理論上分析,當防爆電機的定子與轉(zhuǎn)子同軸時,電機運行時軸承的徑向游隙應該處于比較均勻的狀態(tài),如果定轉(zhuǎn)子不同心時,相當于兩者的中心線不是重合狀態(tài),而是相交的狀態(tài),以臥式電機為例,轉(zhuǎn)子將不平行于底腳面,導致兩端的軸承都受到一個徑向和軸向的外力,防爆電機運行時自然會使軸承非正常工作。
良好的潤滑是軸承正常運行的必要條件,對于電機產(chǎn)品,要保證軸承系統(tǒng)正常工作,應從軸承、潤滑脂、關聯(lián)零部件等多方面入手分析和解決。在前面的話題中,我們談到了裝配過程防護、關聯(lián)零部件公差配合、定轉(zhuǎn)子同軸度不符合要求導致的問題,今天我們重點談潤滑對電機軸承運行情況的影響。
(4)潤滑脂性能與電機運行工況的匹配關系。電機技術條件中會對電機的標準運行環(huán)境進行規(guī)定,如環(huán)境溫度、海拔高度等,標準電機選擇潤滑脂時會按照該條件進行,但對于特殊環(huán)境運行的電機,運行環(huán)境可能比較惡劣,如高溫環(huán)境、低溫環(huán)境等。
對于特別寒冷的氣候,潤滑脂必須有足夠的耐低溫性能,我個人曾經(jīng)歷過一批電機,大冷天電機從庫房提出后,手盤電機無法轉(zhuǎn)動,通電運行有明顯噪聲,運行5分鐘左右電機聲音正常。經(jīng)核查電機使用的潤滑脂不符合要求。同樣,對于高溫環(huán)境運行的電機,比如說空壓機電機,特別是在溫度較高的南方地區(qū),大多數(shù)空壓機電機運行環(huán)境溫度在40度以上,再加上電機的溫升,軸承系統(tǒng)溫度會很高,普通的潤滑脂會因為溫度過高而降解失效,導致軸承潤滑脂流失,而軸承處于非潤滑狀態(tài),很短時間內(nèi)軸承發(fā)熱損毀,嚴重時導致繞組因電流大、溫度高而燒毀。
(5)潤滑脂過多導致的軸承發(fā)熱。從熱傳導的角度分析,軸承運行過程中也會產(chǎn)生熱量,其熱量會通過關聯(lián)零部件散發(fā),當潤滑脂過多時,會堆積在軸承系統(tǒng)內(nèi)腔,極不利于熱量的散發(fā)。特別是對于內(nèi)腔較大的軸承系統(tǒng),該問題更為嚴重。我們曾做過一個測試,采用紅外儀測試軸承系統(tǒng)溫度,對于溫度相對較高的點進行檢查,發(fā)現(xiàn)軸承外蓋部位潤滑脂積存較多,取走后溫度自然下降。
這就涉及兩個問題,一個是潤滑脂的填充量問題,另一個非常重要的問題是軸承關聯(lián)零部件的設計問題,主要涉及擋油盤和軸承內(nèi)外蓋。
(6)軸承系統(tǒng)零部件設計的合理性。不少的電機廠家針對于軸承系統(tǒng)零部件進行了改良設計,除我們上期談過的配合公差外,對于軸承內(nèi)蓋、軸承外蓋和擋油盤進行了改進,以保證軸承運行過程中適量油脂的循環(huán),保證軸承潤滑的必要需求,又防止了過多油脂填充下的阻熱問題。
(7)潤滑脂的定期更換。電機運行時,按照使用頻度應進行潤滑脂的更換,更換過程應將原脂進行清理,并更換相同牌號的脂;對于該問題,正常的生產(chǎn)廠家會標出潤滑脂更換的周期和具體的牌號。