低壓異步電動機(jī)軸承響原因淺析

趙雪豐

(佳木斯電機(jī)股份有限公司,黑龍江佳木斯 154002)

0 引言

在當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展的過程中,電動機(jī)作為動力輸出的主要電氣設(shè)備,廣泛用于鋼廠、煤礦、石油石化、水利、航空,甚至核電和軍工等領(lǐng)域,人們生活的各個領(lǐng)域也需要應(yīng)用于相應(yīng)的電動機(jī)設(shè)備,而電動機(jī)本身作為電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的基本裝置在整個工業(yè)生產(chǎn)過程中電動機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量起著重要的作用。電動機(jī)作為機(jī)械動力生產(chǎn)輸送和應(yīng)用的基本裝置,占有踞舉足輕重的地位。因此,提高電動機(jī)的制造工藝質(zhì)量具有非常重要現(xiàn)實意義。本次研究主要對以往的電動機(jī)軸承響故障的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 確定可能影響電動機(jī)軸承響相關(guān)因素并進(jìn)行研究和試驗,從工藝方法、電動機(jī)制造質(zhì)量、運(yùn)輸?shù)确矫娌榈皆?提出解決措施,并推廣應(yīng)用。

1 電動機(jī)軸承響的危害

電動機(jī)相對于其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備一樣,在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生聲音,這已經(jīng)是一種普遍現(xiàn)象,但長期的劇烈軸承響會給電動機(jī)帶來很大的危害。電動機(jī)軸承響會加速軸承微小磨損,將會使電動機(jī)軸承滾珠與保持架之間持續(xù)相互摩擦,長時間使用會使軸承微小磨損持續(xù)擴(kuò)大,軸承正常使用壽命大幅度降低,增加機(jī)械損耗,使電動機(jī)效率性能下降;增加了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時的軸承溫度,嚴(yán)重時會造成軸承與軸抱死,甚至燒壞繞組,導(dǎo)致停產(chǎn)。電動機(jī)長時間運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)出頻繁的噪聲還會影響周邊環(huán)境,形成噪音污染,同時長時間軸承響會使操作工人心情煩躁,造成安全事故。因此解決電動機(jī)軸承響問題可以有效地解決以上問題,解決用戶困擾,避免造成負(fù)載停機(jī),耽誤生產(chǎn),給用戶造成損失。為產(chǎn)品供應(yīng)鏈提供穩(wěn)定的動力保證。

2 電動機(jī)軸承響的分類

軸承響是一個常見、多發(fā)的現(xiàn)象,但究其原因卻是由很多種因素共同作用導(dǎo)致的,通過對以往軸承響電動機(jī)的數(shù)據(jù)收集,以及電動機(jī)拆檢后的分析驗證等,初步得出電動機(jī)軸承響原因主要分為四大類,分別為軸承潤滑不良、軸承污染、軸承損傷、軸承結(jié)構(gòu)等因素,可以結(jié)合便攜式狀態(tài)檢測儀、潤滑脂測試分析包、三坐標(biāo)檢測儀等設(shè)備加以確定故障電動機(jī)是以哪類軸承響為主要原因。

2.1 軸承潤滑不良

2.1.1 軸承進(jìn)水對電動機(jī)軸承響的影響

生產(chǎn)中使用的部分電動機(jī)開始時軸承響值符用戶的要求。在使用一段時間后,發(fā)現(xiàn)電動機(jī)軸承響聲音變大,原因是因為使用廠家的電動機(jī)在長時間運(yùn)轉(zhuǎn)過程中軸承進(jìn)水導(dǎo)致軸承內(nèi)部潤滑脂潤滑不良或軸承上銹,特別是沿海、多雨城市,軸承旋轉(zhuǎn)過程中滾珠與內(nèi)、外圈受力不均導(dǎo)致軸承異響。電機(jī)軸承內(nèi)部進(jìn)水的原因很多,例如軸承外蓋與軸承套端面之間由于安裝不緊靠出現(xiàn)縫隙,此問題的發(fā)生將導(dǎo)致水直接從縫隙進(jìn)行軸承內(nèi)部,再例如由于從電機(jī)注油管螺紋連接處有縫隙導(dǎo)致進(jìn)水或者直接從注油管處進(jìn)水。解決此類問題也很簡單,可以通過使用聚四氟乙烯帶、704結(jié)構(gòu)膠及689機(jī)械密封膠等多種方法將螺紋處進(jìn)行密封,可防止雨水進(jìn)入軸承。

2.1.2 潤滑脂對電動機(jī)軸承響的影響

潤滑脂失效是導(dǎo)致軸承異響的關(guān)鍵因素之一,在電機(jī)裝配過程中需要對軸承注滿潤滑脂,若潤滑脂在開封后較長時間暴露在空氣中可能會發(fā)生變質(zhì)變色,此時若將變質(zhì)后的潤滑脂補(bǔ)充到新軸承內(nèi),裝配后的軸承由于潤滑失效導(dǎo)致軸承異響,我們可以借助便攜式潤滑脂測試分析工具,如圖1、圖2所示,對潤滑脂的稠度、分油特性、污染情況進(jìn)行檢測。對電機(jī)軸承室是否存在污染問題、潤滑脂加注過少等問題提供判斷依據(jù)。

圖1 軸承污染示意圖

圖2 潤滑脂測試分析工具示意圖

軸承潤滑脂注脂量也是影響軸承響因素之一,若注脂量無法按滿足軸承要求,潤滑脂加注時沒有具體的重量控制,導(dǎo)致部分電機(jī)在潤滑脂加注時可能導(dǎo)致潤滑脂過少或者過多,因此影響軸承油膜厚度,導(dǎo)致運(yùn)行時軸承異響或者軸承溫度高,此時需要進(jìn)行潤滑脂定量計算,方便操作者定量注潤滑脂。

電機(jī)運(yùn)行一段時間后需要定期加注潤滑脂,若補(bǔ)充潤滑脂的時間間隔不對,也會導(dǎo)致軸承潤滑不良,需要注意的是再潤滑的潤滑脂必須與初始潤滑脂一致。在潤滑的填充量在軸承初始注脂量的50%～80%。在保證安全的前提下,應(yīng)在軸承仍有溫度且運(yùn)轉(zhuǎn)時進(jìn)行注脂,如果安全,可以在軸承停止轉(zhuǎn)動之前注脂。

2.2 軸承污染

2.2.1 軸承安裝工具污染

在電機(jī)軸承安裝的過程中需要一些工裝或設(shè)備等進(jìn)行輔助裝配,當(dāng)工具與軸承配合部分受到污染時,會導(dǎo)致軸承內(nèi)部污染,注油后無法保證油膜厚度,例如軸承壓裝機(jī)上的軸承裝壓胎、安裝軸承時佩戴的隔熱手套等,如圖3所示,因此保證安裝工具清潔,避免軸承內(nèi)進(jìn)入雜質(zhì)是確保軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件之一。

2.2.2 軸承安裝環(huán)境污染

軸承安裝環(huán)境也同樣重要,為了工藝布局合理規(guī)劃,通常工廠軸承裝配區(qū)與其他區(qū)域混在一起,會導(dǎo)致和其他工序的灰塵、顆粒、油污等污染物交叉污染,即使是一根頭發(fā)絲也會影響軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn),如圖所示,若工廠環(huán)境惡劣,可以將軸承裝配區(qū)域進(jìn)行封閉來達(dá)到避免軸承污染。

2.3 軸承損傷

2.3.1 零部件質(zhì)量不合格

研究機(jī)座、端蓋形位公差對軸承響的影響程度,選取在產(chǎn)電機(jī),分別測量機(jī)座、端蓋形位公差來對比分析,確定機(jī)座、端蓋形位偏差對電機(jī)軸承響的影響規(guī)律。根據(jù)測得結(jié)果將機(jī)座與端蓋形位公差分類,并加以選配,將數(shù)據(jù)變化程度相近的機(jī)座與端蓋一一對應(yīng)安裝,整機(jī)裝配完后做軸承響試驗。結(jié)果顯示機(jī)座與端蓋形位公差在滿足要求不超差時,軸承無異響;形位公差越好對電機(jī)軸承響影響越小;機(jī)座與端蓋止口端跳對軸承響有一定影響。

在實際電動機(jī)機(jī)座、端蓋制造中,由于壁較薄極易變形,因此對其使用裝夾進(jìn)行加工是十分困難的,在加工過程中難免會引起變形,特別是機(jī)座止口、端蓋軸承室和止口的圓度、同軸度、端面跳動等形位公差超差,導(dǎo)致電動機(jī)在整機(jī)裝配后軸承受力不均,產(chǎn)生異響。通過對薄壁鑄件進(jìn)行退火熱處理、更改材質(zhì)等方式提高鑄件剛性,同時粗精車之間48小時時效處理,保證鑄件加工后不易變形,從而在鑄件形位公差方面保證電動機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.3.2 軸承裝配不規(guī)范

在軸承裝配過程中暴力裝配會導(dǎo)致軸承發(fā)生損傷,隨著電機(jī)持續(xù)不斷運(yùn)轉(zhuǎn),軸承受損部分不斷擴(kuò)大,軸承響聲音也會不斷加大,所以裝配過程中使用無損敲擊棒裝配軸承可以解決此問題,或者采用智能提升機(jī)等裝置實現(xiàn)軸承精準(zhǔn)裝配。

通過對電機(jī)軸承響反饋信息單的研究,發(fā)現(xiàn)部分電機(jī)軸承響的原因為滾柱軸承內(nèi)圈有軸向劃痕,這種劃痕是在軸承安裝的過程中滾柱對內(nèi)圈的軸向滑動產(chǎn)生的,最終導(dǎo)致電機(jī)在到達(dá)用戶現(xiàn)場時發(fā)生軸承響故障。此種情況可以根據(jù)軸承內(nèi)圈尺寸以及軸的尺寸繪制錐形導(dǎo)套工裝,如圖4、圖5所示,工裝采用尼龍材質(zhì),外形輕巧易于使用,通過此工裝能引導(dǎo)軸承外圈安裝,起到一定的導(dǎo)向作用,能消除滾柱軸承安裝時對內(nèi)圈造成的劃痕。

圖5 錐形導(dǎo)套示意圖

2.3.3 電機(jī)運(yùn)輸導(dǎo)致軸承受損

在實際生產(chǎn)中有部分電機(jī)在場內(nèi)試驗合格,發(fā)貨到用戶使用后,軸承有異響,分析可能是由于運(yùn)輸過程中轉(zhuǎn)子不間斷的振動產(chǎn)生軸承偽布氏壓痕導(dǎo)致的,偽布氏壓痕不是由超過彈性極限的負(fù)載產(chǎn)生的塑性變形,而是由反復(fù)微動摩擦產(chǎn)生的磨損損壞。這跟軸伸固定器有直接關(guān)系,根據(jù)電機(jī)軸承結(jié)構(gòu)對球軸承進(jìn)行軸向固定,柱軸承進(jìn)行徑向固定,并考慮軸伸保護(hù)器價格成本,選取合適結(jié)構(gòu)的軸伸保護(hù)器確保電機(jī)在運(yùn)輸過程中不會因振動磨損。

2.4 軸承結(jié)構(gòu)

為使軸承獲得良好的運(yùn)行狀態(tài),軸承選型是至關(guān)重要的,首先深溝球軸承和圓柱滾子軸承必須承受一定的最小負(fù)荷,否則電動機(jī)在運(yùn)行過程中軸承會打滑,進(jìn)而導(dǎo)致噪聲大溫度高,同時我們還要保證合適的安裝后游隙,也就是工作游隙,深溝球軸承的軸向游隙遠(yuǎn)大于徑向游隙,約8～10倍。兩個深溝球軸承的布置中,要加彈簧預(yù)緊,可以減小運(yùn)轉(zhuǎn)初期游隙帶來的噪音。

2.5 其他軸承響

除此之外,也有其他原因?qū)е螺S承異響,例如軸承本身的質(zhì)量、軸電流腐蝕、潤滑脂粘度、內(nèi)外圈不合適的配合導(dǎo)致的微動腐蝕、負(fù)載的振動及電機(jī)運(yùn)行溫度等等,這里就不一一細(xì)說了,總之不管是什么原因,最終都會導(dǎo)致電機(jī)軸承壽命大幅度降低,因此無論是從環(huán)保的角度減小噪音,還是從質(zhì)量的角度保證軸承壽命,對用戶及電機(jī)生產(chǎn)廠家都是非常重要的。

3 結(jié)語

電動機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)的主要動力,其在工業(yè)發(fā)展中的地位和作用是巨大的。在制造業(yè)中,電動機(jī)的運(yùn)行直接影響整個產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,電動機(jī)的制造質(zhì)量對生產(chǎn)型企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展有著非常重要的影響。本文以低壓電動機(jī)為研究對象,利用便攜式狀態(tài)檢測儀、潤滑脂測試分析包、三坐標(biāo)檢測儀以及新工藝試驗等,經(jīng)過數(shù)據(jù)分析對比,更好的確定了影響低壓電動機(jī)軸承響的因素,對今后低壓異步電動機(jī)軸承響問題處理分析提供了思路和經(jīng)驗。對于我國電機(jī)軸承響質(zhì)量問題的研究,促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)整體的制造水平來說,有著非常重要的意義。