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技術(shù)文獻(xiàn)

高壓防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承的使用與維護(hù)2015-09-10: 滾動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承裝置是高壓防爆電機(jī)的關(guān)鍵部件，是電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支撐點(diǎn)
。滾動(dòng)軸承的損壞是造成高壓防爆電機(jī)不能正常使用的重要原因
。據(jù)我公司售后服務(wù)反饋的高壓防爆電機(jī)故障分析統(tǒng)計(jì)，60％以上的故障是防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承的損壞
，主要有：電機(jī) 抱軸
、軸承溫度高、軸承壽命短
、更換頻繁
、軸承響聲異常、保持架磨損
、軸承電蝕
、振動(dòng)大等。
造成高壓防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承不能正常使用的主要原因有：軸承設(shè)計(jì)選型不合適
；軸承裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理
；運(yùn)輸使用過(guò)程中的維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)。因此
，結(jié)合我們?cè)谌粘９ぷ髦械慕?jīng)驗(yàn)體會(huì)
，談?wù)劃L動(dòng)軸承使用選型的依據(jù)、軸承裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)以及高壓防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承在使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)
，以減少滾動(dòng)軸承的損壞
，提高高壓防爆電機(jī)使用的可靠性。
1 選型
要做好高壓防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承的選型，首先要了解防爆電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用工況
，主要包括電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載（泵、風(fēng)機(jī)
、壓縮機(jī)等）
、工作制、是否頻繁啟動(dòng)
、載荷是否波動(dòng)等
；其次在充分分析現(xiàn)場(chǎng)工況的基礎(chǔ)上，選定滾動(dòng)軸承的類型
，并確定前后軸承的配置
；最后根據(jù)軸承壽命計(jì)算確定選用滾動(dòng)軸承的大小。
在高壓防爆電機(jī)中使用的滾動(dòng)軸承主要有：深溝球軸承
、角接觸球軸承
、四點(diǎn)接觸球軸承、圓柱滾子軸承
，各種軸承的使用特點(diǎn)和性能參數(shù)可參考軸承制造商的選型樣本
。
高壓防爆電機(jī)中常用的軸承配置有：三軸承結(jié)構(gòu)和兩軸承結(jié)構(gòu)，兩軸承結(jié)構(gòu)中有“一球一柱”和“兩球”配置
；三軸承結(jié)構(gòu)中前軸承為柱軸承+球軸承或柱軸承+四點(diǎn)接觸球軸承
，后軸承為柱軸承。
滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 281—1990的計(jì)算公式：
L10h=（106/60N）X（C/P）F （1）
式中L10h——基本額定壽命（90％可靠性）
，h
C——基本額定動(dòng)負(fù)荷
，kN
P——當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，kN
N——轉(zhuǎn)速
，r/min
F——壽命公式中的指數(shù)
，球軸承為3；滾子軸承為10/3
高壓防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承的計(jì)算壽命一般不低于4000h
。但并不是計(jì)算壽命越大越好
，因?yàn)橛?jì)算壽命取值過(guò)大，導(dǎo)致軸承選型太大
，滿足不了滾動(dòng)軸承的最小負(fù)荷要求
，在運(yùn)行中形成滾動(dòng)體的有害滑動(dòng)，導(dǎo)致軸承過(guò)早的損壞
。因此
，滾動(dòng)軸承的計(jì)算壽命控制在適當(dāng)?shù)姆秶纯伞L動(dòng)軸承選型中應(yīng)注意的滾動(dòng)軸承的工作轉(zhuǎn)速
，軸承制造商的選型樣本中均提供了不同型號(hào)規(guī)格的軸承允許使用的工作轉(zhuǎn)速
。超過(guò)軸承允許使用的工作轉(zhuǎn)速，會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)軸承壽命的急劇降低。為了使軸承良好的運(yùn) 行
，選擇滾動(dòng)軸承的徑向游隙十分重要
。一般的準(zhǔn)則，球軸承的工作游隙應(yīng)為零
，或者有輕微的預(yù)緊
。在實(shí)際應(yīng)用中，建議選用大游隙的C3組
，選用大游隙的滾動(dòng) 軸承
，雖然軸承噪聲大一些，但有利于降低滾動(dòng)軸承的運(yùn)行溫度
，提高軸承的使用壽命
。
2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承裝置主要由滾動(dòng)軸承、軸承內(nèi)蓋
、軸承外蓋
、甩油環(huán)、注油裝置及排油裝置
、軸承座
、測(cè)溫元件等構(gòu)成。防爆電機(jī)的類型不同
，軸承裝置的結(jié)構(gòu)形式相差很大
，增安型與正壓通風(fēng)型的與普通電機(jī)結(jié)構(gòu)相差不大，只要達(dá)到IP44以上防護(hù)等級(jí)即可
。隔爆型電機(jī)的滾動(dòng)軸承裝置形成電機(jī)內(nèi)外的主要隔爆面
，軸承內(nèi)蓋與電機(jī)軸配合的旋轉(zhuǎn)密封部位是主要的隔爆面，有關(guān)的尺寸要求應(yīng)符合CB 3836．2—2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分：隔爆型“d”
。由于隔爆型電機(jī)的隔爆間隙均比較小
，容易與軸相擦，導(dǎo)致電機(jī)抱軸
，因此與普通電機(jī)相比
，隔爆型電機(jī)零件的加工精度高，尺寸公差控制嚴(yán)
，軸承裝置的注油管道要順暢無(wú)阻滯
，排油結(jié)構(gòu)應(yīng) 確保排油通暢，也可設(shè)計(jì)成開(kāi)啟式
3 工作溫度
通常
，軸承的溫度隨著運(yùn)轉(zhuǎn)的開(kāi)始而慢慢上升
，1－2h后達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。如果軸承發(fā)生故障
，則軸承溫度會(huì)急劇上升
，出現(xiàn)異常高溫
，這時(shí)必須停止運(yùn)轉(zhuǎn)，采取必要的防范措施
。滾動(dòng)軸承的工作溫度不得超過(guò)95℃
，報(bào)警溫度為 90℃，停機(jī)溫度為95℃
，軸承的工作溫度不應(yīng)超過(guò)相關(guān)防爆標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的極限溫度
。通常每個(gè)軸承設(shè)有測(cè)溫元件（Pt100），將其引線引入測(cè)溫接線盒內(nèi)
，提供遠(yuǎn)傳溫度信號(hào)或進(jìn)行溫度顯示，軸承測(cè)溫點(diǎn)的位置距離軸承外圈不超過(guò)10mm
。

潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑劑
軸承潤(rùn)滑的目的是要在構(gòu)成軸承的滾道輪
、滾動(dòng)體及保持架相互接觸的部分形成一層油膜，以防止各面直接接觸
，具有減少摩擦及磨損
、延長(zhǎng)疲勞壽命、排出摩擦熱
、防止異物侵入
、防止生銹與腐蝕的作用。
潤(rùn)滑的方式有兩種
，即脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑
。高壓防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式絕大部分為脂潤(rùn)滑，但有少數(shù)稀油潤(rùn)滑
，高壓防爆電機(jī)的潤(rùn)滑方式通常標(biāo)注在電機(jī)的注油牌上
，應(yīng)注意按注油牌的內(nèi)容加注潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油。
對(duì)于稀油潤(rùn)滑的滾動(dòng)軸承
，經(jīng)常使用的潤(rùn)滑油為：汽輪機(jī)油L—TSA460但粘度為ISO VG46的其他品種的潤(rùn)滑油也可使用
，使用時(shí)應(yīng)經(jīng)常注意油標(biāo)的油位顯示，如果油位低于油標(biāo)的中心線
，應(yīng)立即補(bǔ)充潤(rùn)滑油
。
關(guān)于潤(rùn)滑脂的選用，我們提供如下建議：
（1）各種潤(rùn)滑脂主要由基礎(chǔ)油
、增稠劑
、添加劑組成，同一個(gè)種類的潤(rùn)滑脂
，牌號(hào)不同性能相差很大
，因此，原則上牌號(hào)不同的潤(rùn)滑脂不能混合使用
，以避免潤(rùn)滑脂性能的降低
。
（2）選用潤(rùn)滑脂時(shí)
，應(yīng)考慮軸承的工作溫度、工作速度
、軸承的種類與大小
、負(fù)荷狀況、外部環(huán)境
，詳情請(qǐng)咨詢潤(rùn)滑脂的供應(yīng)商或電機(jī)制造商
。
5 維護(hù)與保養(yǎng)
儲(chǔ) 存期超過(guò)半年或停機(jī)超過(guò)2個(gè)月后再次使用的防爆電機(jī)，應(yīng)檢查軸承裝置的狀況
。如有嚴(yán)重污染
、無(wú)油、油干
、零件銹蝕等狀況時(shí)
，需將防爆電機(jī)的軸承裝置進(jìn)行解體，徹底清洗軸承及與軸承相關(guān)的部件（注油管
、軸承內(nèi)蓋
、軸承外蓋、擋油環(huán)
、排油盒等）
，然后重新加注潤(rùn)滑脂。加注時(shí)
，滾動(dòng)軸承內(nèi)部應(yīng)加滿潤(rùn)滑脂
，軸承內(nèi) 蓋與軸承外蓋所形成的空腔的填脂量為整個(gè)空腔的1/3－1/2。
潤(rùn)滑脂經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用以后
，特性會(huì)變差
，潤(rùn)滑功能會(huì)降低，因此要適時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑脂
。潤(rùn)滑脂補(bǔ)充的時(shí)間間隔與補(bǔ)充數(shù)量打在防爆電機(jī)的注油牌上
，應(yīng)按照注油牌數(shù)據(jù)及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑脂，才能保證滾動(dòng)軸承的可靠運(yùn)行
。
注油牌上的加油周期及數(shù)量適用于軸承70℃及以下工作狀態(tài)
，但當(dāng)軸承溫度超過(guò)70℃時(shí)，軸承溫度每上升15℃
，潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充間隔時(shí)間減少一半
。
在設(shè)備定期檢修時(shí)，為了防爆電機(jī)在下一檢修周期內(nèi)的可靠運(yùn)行
，應(yīng)拆檢軸承裝置
，必要時(shí)更換軸承。
6 安裝與拆檢的注意事項(xiàng)
在軸承的拆裝中應(yīng)注意以下內(nèi)容：
（1）在拆裝的過(guò)程中應(yīng)注意保護(hù)電機(jī)的隔爆面
，避免磕碰及劃傷
，防爆電機(jī)滾動(dòng)軸承裝置的檢修應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)GB 3836．13－1997爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第13部分：爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備的檢修的相關(guān)要求
。
（2）保持軸承及周圍清潔，使灰塵不至于侵入軸承
。
（3）小心謹(jǐn)慎地使用軸承
，在使用中給予軸承強(qiáng)烈的沖擊，會(huì)產(chǎn)生傷痕與壓痕
，成為事故的原因
。所以，應(yīng)使用恰當(dāng)?shù)牟僮鞴ぞ摺?nbsp;
（4）要注意軸承的銹蝕
，手上的汗會(huì)成為軸承生銹的原因
。
（5）如果拆下的軸承要重新使用或安裝軸承時(shí)，拆裝軸承的作用力要作用在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上
，絕對(duì)不能作用在軸承的其他部位
。
（6）熱裝滾動(dòng)軸承時(shí)，在加熱的任何點(diǎn)
，溫度均不能高于120℃，避免造成滾動(dòng)軸承的變形和再次退火
。
（7）安裝滾動(dòng)軸承時(shí)
，確保標(biāo)示軸承型號(hào)的一邊朝外，軸承的型號(hào)均打在軸承內(nèi)圈或外圈的端面
。
（8）清洗滾動(dòng)軸承時(shí)
，應(yīng)分兩次清洗。粗洗時(shí)
，用刷子或無(wú)絨布蘸清漬油或汽油清洗
，清洗時(shí)不應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承；清洗時(shí)
，將軸承放人干凈的油池內(nèi)
，邊轉(zhuǎn)動(dòng)軸承邊清洗。
運(yùn)轉(zhuǎn)檢查與故障處理
運(yùn)轉(zhuǎn)中的檢查項(xiàng)目有軸承滾動(dòng)聲
、振動(dòng)
、溫度、潤(rùn)滑狀態(tài)等
，如有異常狀態(tài)
，按表1處理。
表1
異常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及其原因和對(duì)策

動(dòng)轉(zhuǎn)狀態(tài)
推斷原因
對(duì)策

嗓音
強(qiáng)金屬音
異常載荷
配合的修正
，研究軸承游隙
，軸承室凸緣位置的修正

組裝不良
軸、軸承室加工精度
、安裝精度
、安裝方法的改進(jìn)

潤(rùn)滑劑不足
、不合適
補(bǔ)充潤(rùn)滑劑，選擇合適的潤(rùn)滑劑

旋轉(zhuǎn)件的接觸
改進(jìn)密封裝置

不規(guī)則音
異物引起滾道面上的壓痕
、生銹
、傷痕
更換軸承，清洗各種零部件
，密封裝置的改善
，使用潔凈潤(rùn)滑劑

布氏壓痕
更換軸承，使用時(shí)注意

滾道面的剝離
更換軸承

不規(guī)則音
游掠過(guò)大
注意配合及軸承游隙

異物侵入
更換軸承
，清洗各種零部件
，密封裝置的改善

攘珠有傷痕、剝?cè)?nbsp;
更換軸承

異常沮升
潤(rùn)滑劑過(guò)多
適當(dāng)減少潤(rùn)滑劑
，選擇稍稠些
的潤(rùn)滑脂

潤(rùn)滑劑不足
、不合適
補(bǔ)充潤(rùn)滑劑，選擇合適的潤(rùn)滑劑

異常載荷
配合的修正
，研究軸承游隙
，軸承室凸緣位置的修正

組裝不良
軸、軸承室加工精度
、安裝精度
、安裝方法的改進(jìn)

配合面蠕變，密封
裝置摩擦過(guò)大
更換軸承
，配合的討論
，軸套的修正，密封形式的改進(jìn)

振動(dòng)大
布氏壓痕
更換軸承
，使用時(shí)注意

剝離
更換軸承

組裝不良
軸
、軸承室加工精度、安裝精度
、安裝方法的改進(jìn)

異物侵入
更換軸承
，清洗各種零部件，密封裝置的改善

潤(rùn)滑劑泄漏變色
潤(rùn)滑劑過(guò)多
，異物侵入
，產(chǎn)生磨損粉末侵入等
潤(rùn)滑劑適量，研究更換潤(rùn)滑劑
，研究更換軸承
，對(duì)軸承室清洗
判斷軸承可否再次使用，要考慮軸承損傷的程度
、機(jī)械性能
、重要性、運(yùn)轉(zhuǎn)條件及檢查周期等
。如有下列缺陷
，軸承不能使用
。
（1）內(nèi)外環(huán)、滾動(dòng)體
、保持架中有裂紋和出現(xiàn)碎片
；
（2）內(nèi)外環(huán)、滾動(dòng)體中有剝離的
；
（3）滾道面
、擋邊、滾動(dòng)體有顯著卡傷
；
（4）保持架的磨損顯著或鉚釘松動(dòng)
；
（5）滾道面、滾動(dòng)體有生銹和傷痕
；
（6）滾道面
、滾動(dòng)體有顯著的壓痕和打痕；
（7）內(nèi)環(huán)內(nèi)徑面或外環(huán)外徑面有蠕變
；
（8）過(guò)熱變色厲害
。
8 滾動(dòng)是否異常的判斷
由于滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)部件，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中
，不可避免要發(fā)出各種聲音
，在檢查軸承的滾動(dòng)聲時(shí)，應(yīng)據(jù)滾動(dòng)聲的大小及音質(zhì)進(jìn)行辨別
，以區(qū)分正常聲音與異常聲音。但軸承聲響的判斷
，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)定量的標(biāo)準(zhǔn)
，據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為：在整機(jī)噪聲合格、振動(dòng)合格
、軸承溫度合格的前提下
，軸承聲響連續(xù)、無(wú)間歇雜音
；運(yùn)行平穩(wěn)
、無(wú)起伏；聲響均勻無(wú)尖叫
，這些情況下的軸承響聲并不影響軸承的使用
，是正常的滾動(dòng)聲，高壓防爆電機(jī)可正常使用
。

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