0 引言
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。
4 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?/span>
(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。
7 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)?/span> | 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。
