【德國(guó)FAG軸承】三相異步電機(jī)軸承溫度分析

  濟(jì)南市鴻慷機(jī)電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟(jì)南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國(guó)舍弗勒集團(tuán)在山東的授權(quán)代理商。公司專營(yíng)舍弗勒集團(tuán)旗下兩大品牌德國(guó)INA軸承和德國(guó)FAG軸承，是一家順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而誕生的專業(yè)化新型高端軸承公司。多年來(lái)一直從事軸承的銷售和售后技術(shù)支持，在機(jī)械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，今天濟(jì)南鴻慷機(jī)電進(jìn)口軸承專家為大家介紹一下三相異步電機(jī)軸承溫度分析。

   一、引言

  滾動(dòng)軸承是軸及其它旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的重要支承，是最早采用專業(yè)化大批量生產(chǎn)方式的機(jī)械基礎(chǔ)之一。由于滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)僅為滑動(dòng)軸承的百分之一到幾十分之一，并且使用維護(hù)方便，支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易裝拆，因而，滾動(dòng)軸承的使用極其廣泛，并在許多領(lǐng)域逐步取代了滑動(dòng)軸承。

  滾動(dòng)軸承在三相異步電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，所以由于軸承導(dǎo)致的故障在三相異步電動(dòng)機(jī)總故障率中占的比例也較多，據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)為3/5左右，而在軸承的故障中又以軸承過(guò)熱為常見(jiàn)的故障現(xiàn)象。

  二、軸承溫度高的判別

  目前電機(jī)生產(chǎn)廠家在電機(jī)出廠前軸承溫度是必須檢查的項(xiàng)目，而試驗(yàn)除了有最高溫度不超過(guò)95℃限制外，對(duì)在運(yùn)行中最高溫度以下何種情況屬于軸承溫度高還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按一般習(xí)慣，電機(jī)運(yùn)行1.5～2h后，軸承溫度穩(wěn)定升溫≤35K便可以認(rèn)為正常，但軸承運(yùn)行短時(shí)（如15min）上升至65℃或運(yùn)行1.5h以上超過(guò)65℃仍然沒(méi)有下降趨勢(shì)，及不到1.5h但軸承穩(wěn)定溫度超過(guò)75℃，皆可以視為軸承溫度高（其中65℃、75℃是針對(duì)夏季而言，在寒冷的冬天以55℃、65℃為宜）。

  三、軸承過(guò)熱故障現(xiàn)象及解決辦法

  造成滾動(dòng)軸承過(guò)熱有以下幾類主要原因：

  1、軸承的選用

  軸承的質(zhì)量除與軸承生產(chǎn)廠家的制造工藝、檢測(cè)水平有關(guān)外，還與軸承鋼的材質(zhì)、熱處理工藝、煅造加工工藝息息相關(guān)。目前國(guó)外采用的真空脫氣軸承鋼、真空重熔軸承鋼在國(guó)內(nèi)尚未普及，它們均優(yōu)于目前國(guó)內(nèi)大量采用的軸承鋼—鉻鋼GCr15及GCr15SiMn。因此，軸承以采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口軸承為宜，如瑞典的SKF、日本的NSK及KOYO、德國(guó)的FAG。不過(guò)如果在使用前經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢測(cè)、篩選，瓦房店、哈爾濱、洛陽(yáng)三大國(guó)產(chǎn)軸承品牌也是較好的選擇。總之，雜牌及三無(wú)產(chǎn)品盡量不要使用，否則對(duì)電動(dòng)機(jī)（特別是中大型三相異步電動(dòng)機(jī)）來(lái)說(shuō)將后患無(wú)窮。

  2、軸承受到擠壓

  滾珠或滾子在滾道中能輕松自如地旋轉(zhuǎn)，是因?yàn)樗鼈兣c軸承內(nèi)外套間有游隙存在。若軸承套內(nèi)或外圈受到擠壓，這游隙就要變小。因?yàn)檩S承游隙的數(shù)值很小，所以對(duì)游隙的變化很敏感。游隙變小了，軸承滾動(dòng)體與套圈產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，則會(huì)增加軸承摩擦發(fā)熱。防止擠壓的對(duì)策有如下三條：（1）軸承外圈與軸承套的配合多采用H7，在實(shí)際加工中要盡量按上差，因?yàn)檩S承與軸采用過(guò)盈配合，軸承臺(tái)公差為k6或m5，當(dāng)k6、m5出現(xiàn)上差而所選軸承徑向游隙較小、內(nèi)圈公差也較小時(shí)，則徑向配合相對(duì)較緊，裝配后其徑向游隙將受到一定的影響。熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)圈的較大膨脹，有可能導(dǎo)致負(fù)游隙。微量的負(fù)游隙有利于軸承正常運(yùn)行，但較大負(fù)游隙對(duì)軸承運(yùn)行很不利，溫度較高，通過(guò)外圈的膨脹而減小負(fù)游隙的程度。另外軸承運(yùn)行時(shí)，軸承外圈與軸承套必然也出現(xiàn)過(guò)盈，而使?jié)L動(dòng)體受擠壓，招致軸承因發(fā)熱過(guò)早地?fù)p壞。（2）為避免軸承外套在軸承室中周向滑動(dòng)，可使端蓋（或軸承套）與軸承內(nèi)、外蓋止口深度在軸向的累計(jì)公差為“+”，且累計(jì)在內(nèi)、外蓋的平面接合面處，以保證內(nèi)、外蓋夾緊軸承外套（在軸承內(nèi)外蓋的設(shè)計(jì)時(shí)，止口長(zhǎng)度的公差等級(jí)可用H11而不是h11）。對(duì)于隔爆型電機(jī)，此間隙不要大于0.2mm。數(shù)控或數(shù)顯機(jī)床均可以保證此公差。（3）在三相異步電動(dòng)機(jī)的軸承游隙選用上，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在低壓電機(jī)中，2P電機(jī)一般都選用C3組游隙，4P電機(jī)可以選用C3組游隙或標(biāo)準(zhǔn)游隙，6P及以上則都用標(biāo)準(zhǔn)游隙即可。在高壓電機(jī)中，2P及4P電機(jī)一般都選用C3組游隙，6P及8P電機(jī)選用CM游隙，10P及以上電機(jī)選用C0游隙。當(dāng)然此游隙的選擇都是只針對(duì)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)而講，如果客戶有特殊要求那就另當(dāng)別論了。

  3、零部件加工精度不夠及電動(dòng)機(jī)裝配不當(dāng)導(dǎo)致軸承發(fā)熱

  在機(jī)械加工過(guò)程中造成軸承發(fā)熱的有兩點(diǎn)：（1）電動(dòng)機(jī)機(jī)座兩端止口不同心，造成兩端蓋或軸承套與機(jī)座安裝后兩端蓋或軸承套的中心線不重合，影響軸承內(nèi)外圈不平行和兩端軸承不同心而引起額外磨損發(fā)熱。（2）端蓋或軸承套加工偏心，造成兩端的端蓋或軸承套不同心引起軸承發(fā)熱。現(xiàn)特別要指出的是軸承套這個(gè)零件，從保證同軸度來(lái)說(shuō)，能不用最好不用。因?yàn)橛兴鼤r(shí)，軸承先裝入軸承套，軸承套再裝入端蓋中，多一道徑向配合的尺寸鏈誤差，對(duì)于保證同軸度來(lái)說(shuō)，顯然不如將軸承直接裝入端蓋中好。以上兩點(diǎn)要求機(jī)械操作人員在加工零件的時(shí)候要嚴(yán)格按照加工工藝保證同軸度。

  電動(dòng)機(jī)裝配不當(dāng)導(dǎo)致軸承發(fā)熱的也有兩點(diǎn)：（1）端蓋與機(jī)座裝配不當(dāng)，如止口清理油漆不干凈，端蓋螺栓受力不均，使端蓋裝偏等，使軸承發(fā)熱。（2）軸承蓋特別是軸承內(nèi)蓋安裝時(shí)螺栓受力不均，使軸承蓋與轉(zhuǎn)軸相擦而使軸承發(fā)熱。為了保證裝配質(zhì)量，首先要在裝配前徹底擦拭配合面的油污，旋螺栓要對(duì)稱旋緊，使每個(gè)螺栓受力均勻，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，否則要重新調(diào)整螺栓再旋緊。另外裝配軸承時(shí)最好用熱套法，因?yàn)橛美祁^通過(guò)銅套筒敲擊軸承的內(nèi)或外圈（有的裝配工甚至于用榔頭直接敲擊軸承）都會(huì)使軸承受力不均勻而損壞軸承。而加熱方法應(yīng)在烘箱或感應(yīng)鐵心式軸承加熱器上加熱，不可以用油煮加熱，因?yàn)橛椭髸r(shí)會(huì)把機(jī)油滲入到軸承內(nèi)部與潤(rùn)滑脂混合，使?jié)櫥冑|(zhì)。加熱時(shí)溫度控制在100℃以內(nèi)，因?yàn)闈?rùn)滑脂不許超過(guò)100℃，否則會(huì)流出，另外軸承在高溫下（比如超過(guò)200℃），軸承鋼中殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，將導(dǎo)致軸承內(nèi)外圈的圓周長(zhǎng)度增長(zhǎng)而引起振動(dòng)發(fā)熱，另外如此高的溫度相當(dāng)于為軸承進(jìn)行了退火處理而使軸承硬度降低。

  4、軸承的潤(rùn)滑           

  首先軸承潤(rùn)滑脂牌號(hào)要選用正確，一般情況下，低壓三相異步電動(dòng)機(jī)用ZL-3號(hào)鋰基脂的較多，高壓三相異步電動(dòng)機(jī)用BHP高溫耐壓2號(hào)鋰基脂較為合適。軸承裝配涂潤(rùn)滑脂時(shí)，一定要把潤(rùn)滑脂用油槍擠嵌進(jìn)軸承的滾道內(nèi)，而且潤(rùn)滑脂量一定要擠滿，因?yàn)閿D進(jìn)去的潤(rùn)滑脂正是軸承工作時(shí)生成油膜的來(lái)源，有的裝配工在給軸承涂潤(rùn)滑脂時(shí)軸承兩邊涂的很多，而滾道內(nèi)卻忽視不擠進(jìn)去，裝配好電機(jī)一試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承有空響聲并伴發(fā)熱癥狀。其原因就是潤(rùn)滑脂沒(méi)擠進(jìn)軸承滾道而使軸承干磨。其次是加油脂量的多少，試驗(yàn)反映，油量過(guò)多或過(guò)少皆不合適。太多會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)熱，太少則軸承響，起不到潤(rùn)滑作用，同樣要發(fā)熱，所以只能適量而已。一般規(guī)定油脂量2P時(shí)為軸承室的1/2，4P及以上時(shí)為2/3。再次潤(rùn)滑脂一定要保持清潔干凈，不得變質(zhì)或混入雜質(zhì)。有一臺(tái)YJL450-12 380V IMV2安裝電機(jī)，在對(duì)圓柱滾子軸承涂潤(rùn)滑脂的時(shí)候不小心混進(jìn)了一顆很小很小的砂粒，等電機(jī)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承振動(dòng)并發(fā)熱，拆檢時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈上每隔一滾子圓周周期就有一明顯凹槽痕跡，原軸承只能報(bào)廢而更換一個(gè)新軸承，就因?yàn)檠b配時(shí)不小心混進(jìn)一顆小砂粒而損失幾百元，這和飛行中的飛機(jī)被一只小鳥(niǎo)撞上發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪而墜毀同樣悲愴。

  5、機(jī)械負(fù)載的影響

  （1）機(jī)械負(fù)載與電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)不下，未做好定中心工作。一般剛性聯(lián)軸器允許的徑向偏差為0.03～0.05mm,允許的軸向偏差為0.02～0.04mm。聯(lián)軸器直徑大者取較大的允許偏差值。而采用彈性聯(lián)軸器時(shí)，當(dāng)聯(lián)軸器直徑小于200mm時(shí)，允許的徑向、軸向偏差為0.05mm；直徑大于200mm時(shí)，允許的徑向、軸向偏差按下式計(jì)算：

  式中為聯(lián)軸器外徑,mm。

  （2）皮帶輪張力過(guò)大而在徑向拉軸承，使軸承發(fā)熱。某上海制漆企業(yè)向我們訂購(gòu)了一批低壓隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，靠皮帶輪帶動(dòng)制漆設(shè)備，運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)絕大部分電機(jī)軸承有噪聲及發(fā)熱，而皮帶輪因?yàn)榉N種原因不能調(diào)節(jié)松緊，迫于無(wú)奈，我們只能選用軸承室公差為下差的法蘭端蓋換上，結(jié)果上述現(xiàn)象全部消失，電機(jī)至今運(yùn)行正常。此說(shuō)明問(wèn)題的出現(xiàn)可用各種不同的角度去思考和解決。

  四、結(jié)論

  軸承是三相異步電動(dòng)機(jī)上極為重要的零部件，而且軸承又是極為嬌貴的，我們只有從軸承的選用、軸承的裝配及運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)等過(guò)程中層層把關(guān)，嚴(yán)格按照正確方法選用軸承，三相異步電動(dòng)機(jī)的軸承運(yùn)行溫度就會(huì)得到有效控制。

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