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防爆电机轴承发热和损毁的原因分析

时间:2020年08月12日 作者:电机技术日参 点击:次 【字体:

     轴承系统是防爆电机非常关键的工作系统,当轴承系统出现问题时,轴承会因为发热而出现过早地磨损、散架等问题。轴承是防爆电机产品定位的重要零部件,与其他零部件关联,保证了电机产品转子部分在径向和轴向的相对位置符合要求。


     当轴承系统出现问题时,前兆性的表象为杂音或发热,机械性的故障一般先表现为杂音,继而开始发热,再后来就会发展为轴承的磨损,具体表象为杂音加大,甚至出现轴承散架、电机抱轴、绕组烧毁等更严重的问题。


    导致轴承发热和损毁的原因为哪些?


     (1)装配、使用因素。去过轴承制造厂的人都清楚,轴承制造过程控制特别严格,特别是好一些的轴承厂家,轴承的关键工序在一个非常清洁的环境中进行;而在电机装配及后期使用和维护环节,有些时候很不尽如人意:如装配过程中,环境不好对轴承本身的污染,润滑油(或润滑脂)中混入杂质(颗粒、其他油类、水等),装配过程中对轴承的磕碰,轴承装配过程中非正常的受力等,都会导致轴承在短时间内出现问题。在使用环节,如果将电机置于潮湿或更严酷的环境中,轴承可能会生锈,这对于轴承系统也是致使的问题。

    关于轴承系统,还有一个问题是轴承内盖与轴承外盖部位的密封,也就是我们所说的密封油槽加工的规范性,加工不规范、或轴承内外盖的直径正超差时,也容易出现异物进入轴承导致故障。


     (2)轴承径向配合不合理导致的问题。对于任何轴承产品,都存在初始游隙和工作游隙,轴承一旦被安装,特别是防爆电机运行时,轴承的游隙就是工作游隙,只有工作游隙的正常的范围内,轴承方可正常的工作。在实际中,轴承内圈与轴的配合、轴承外圈与端盖(或轴承套)轴承室的配合,都直接影响到轴承的工作游隙或相对运行:当轴承处于较紧的夹持状态时,工作游隙会变小,轴承会发热;同样,当配合太松时,又会发生轴承的跑圈问题。当轴承室尺寸正超差时,可能会发生跑外圈问题,即轴承外圈与轴承室发生周向的相对运动,当轴承位直径负超差时,轴承又出现跑内圈问题,即轴承内圈与轴承位发生周向的相对运动。


     (3)定转子不同心问题导致的别劲问题。从理论上分析,当防爆电机的定子与转子同轴时,电机运行时轴承的径向游隙应该处于比较均匀的状态,如果定转子不同心时,相当于两者的中心线不是重合状态,而是相交的状态,以卧式电机为例,转子将不平行于底脚面,导致两端的轴承都受到一个径向和轴向的外力,防爆电机运行时自然会使轴承非正常工作。 


     良好的润滑是轴承正常运行的必要条件,对于电机产品,要保证轴承系统正常工作,应从轴承、润滑脂、关联零部件等多方面入手分析和解决。在前面的话题中,我们谈到了装配过程防护、关联零部件公差配合、定转子同轴度不符合要求导致的问题,今天我们重点谈润滑对电机轴承运行情况的影响。


     (4)润滑脂性能与电机运行工况的匹配关系。电机技术条件中会对电机的标准运行环境进行规定,如环境温度、海拔高度等,标准电机选择润滑脂时会按照该条件进行,但对于特殊环境运行的电机,运行环境可能比较恶劣,如高温环境、低温环境等。


     对于特别寒冷的气候,润滑脂必须有足够的耐低温性能,我个人曾经历过一批电机,大冷天电机从库房提出后,手盘电机无法转动,通电运行有明显噪声,运行5分钟左右电机声音正常。经核查电机使用的润滑脂不符合要求。同样,对于高温环境运行的电机,比如说空压机电机,特别是在温度较高的南方地区,大多数空压机电机运行环境温度在40度以上,再加上电机的温升,轴承系统温度会很高,普通的润滑脂会因为温度过高而降解失效,导致轴承润滑脂流失,而轴承处于非润滑状态,很短时间内轴承发热损毁,严重时导致绕组因电流大、温度高而烧毁。


     (5)润滑脂过多导致的轴承发热。从热传导的角度分析,轴承运行过程中也会产生热量,其热量会通过关联零部件散发,当润滑脂过多时,会堆积在轴承系统内腔,极不利于热量的散发。特别是对于内腔较大的轴承系统,该问题更为严重。我们曾做过一个测试,采用红外仪测试轴承系统温度,对于温度相对较高的点进行检查,发现轴承外盖部位润滑脂积存较多,取走后温度自然下降。


     这就涉及两个问题,一个是润滑脂的填充量问题,另一个非常重要的问题是轴承关联零部件的设计问题,主要涉及挡油盘和轴承内外盖。


     (6)轴承系统零部件设计的合理性。不少的电机厂家针对于轴承系统零部件进行了改良设计,除我们上期谈过的配合公差外,对于轴承内盖、轴承外盖和挡油盘进行了改进,以保证轴承运行过程中适量油脂的循环,保证轴承润滑的必要需求,又防止了过多油脂填充下的阻热问题。


     (7)润滑脂的定期更换。电机运行时,按照使用频度应进行润滑脂的更换,更换过程应将原脂进行清理,并更换相同牌号的脂;对于该问题,正常的生产厂家会标出润滑脂更换的周期和具体的牌号。


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