一、电机的支撑结构
电机的支撑一般是通过两端端盖上安装的轴承将轴的两端进行支撑,轴承可以是滚动轴承,也可以是滑动轴承,一方面起支撑作用,一方面是保证转子的精准运转。
电机的支撑结构对于电机的正常运行至关重要。其中,滚动轴承和滑动轴承是常见的两种支撑方式。滚动轴承有滚动体,如球、圆柱滚子、圆锥滚子、滚针等,靠其转动来支撑转动轴,接触部位是一个点,滚动体越多,接触点就越多。而滑动轴承没有滚动体,靠平滑的面来支撑转动轴,接触部位是一个面。
滚动轴承由于摩擦系数小,起动阻力小,灵敏,效率高,而且已标准化,具有优良的互换性和通用性,使用、润滑、维护都很方便,在一般机器中广泛应用。但在一些特定场合,如径向空间尺寸受限制、高精度要求、重载、工作转速特别高、特大冲击与振动以及需在水或腐蚀性介质中工作等,滑动轴承则更具优势。
轴承支撑的一般分成三种结构方式:两端固定支承、两端游动支承和固定 – 游动支承。两端固定支承适合于工作环境较为恶劣的情况,由轴承来承受轴的径向和轴向力,能减少轴的振动和位移。两端游动支承结构中两个支承端的轴承,都对轴不作精确的轴向定位,常用于轴的轴向位置已由其他零件限定的场合。固定 – 游动支承指在轴的一个支承端使轴承与轴及外壳孔的位置相对固定,以实现轴在该方向上的轴向定位;而在轴的另一支承端,使轴承与轴或外壳孔间可以相对移动,以补偿轴因热变形及制造安装误差所引起的长度变化。
此外,常见的轴承支撑形式还有固定支撑、浮动支撑、弹性支撑、悬挂支撑和多点支撑等。不同的支撑形式适用于不同的应用需求和工作条件,以确保轴承系统的稳定性和性能。
二、轴承发热的原因
- 公差配合与电机运行工况的匹配问题
在实际应用中,轴承配合不适宜的情况时有发生。若过盈配合导致工作游隙不适宜,或者配合间隙过大引发轴承跑圈,都会使电机轴承系统在短时间内崩溃。例如,在一些电机的装配过程中,由于对不同系列轴承的工作游隙控制不当,关联零部件的尺寸公差未能满足要求,从而出现配合问题,影响电机的正常运行。
- 因为电蚀导致的轴承烧蚀问题
对于变频条件下使用的电机以及大功率和高电压电机,容易产生轴电流。轴电流的产生需要轴电压和闭合回路两个条件。当润滑剂的绝缘性能无法承受轴电压时,较大的轴电流会通过轴承形成闭合回路,对轴承系统零部件造成烧蚀。初期表现为轴承杂音并伴有发热,短时间内可导致轴承系统严重故障。比如,有的电机可能会在几个小时内就因轴电流问题发生严重故障,而在很多情况下,这种问题容易被误认为是轴承质量问题,反复更换轴承也无法解决。
- 油质问题
润滑油品质对轴承运行质量和寿命至关重要。润滑脂过硬,运行阻力大且不易吸附在滚动体或滚道上,导致摩擦力增加、发热增多;过稀则高速运转时易被挤出或甩出去,同样会发热。此外,油脂变质、污染也会造成轴承发热。例如,在电机的日常维护中,如果使用了不合适的润滑脂,或者润滑脂因混入灰尘杂质等而变质,就会影响轴承的正常运行。
- 不合适的环境
有的电机先天不足,存在温升高问题,或者运行环境恶劣,如高热环境下运行的空压机电机。这对轴承系统是较大考验,需要从轴承材料及润滑脂性能方面综合考虑。例如,在一些高温环境中,普通的润滑脂可能会因温度过高而降解失效,导致轴承润滑脂流失,使轴承处于非润滑状态,进而短时间内发热损毁。
- 油量、油温问题
对于稀油润滑的滑动轴承或滚动轴承,当油量因管道堵塞或油泵故障减少,或者油冷却器结垢、冷却介质温度较高时,都会引起轴承发热。因为油量减少会降低置换热量的能力,一旦发热能力大于冷却能力,温度就会升高;而油冷却器结垢或冷却介质温度高则会降低带走热量的功能。
- 负荷原因
电机长期过负荷运行时,本身发热量增大,会传到轴承引起发热。同时,超负荷后轴承受力增大,也容易引起轴承发热。例如,在一些高负荷运行的电机中,由于长期承受较大的负荷,轴承的发热问题较为突出。
- 安装质量问题
滑动轴承瓦的间隙过小不利于润滑油的导入,冷却功能降低且不利于油膜形成,摩擦力增大、摩擦热剧增,引起瓦温上升;接触精度低则压强增大、摩擦系数增大、热量也会增大;轴向定位不准确,瓦裙便会遭到摩擦引起发热。
- 电机振动大
电机振动会使动载荷增加,危害油膜稳定,导致轴承发热。无论是电机自身的振动还是外界传入的振动,都会使轴承的运行状态受到影响,发热也就不可避免。例如,在一些运行环境较为复杂的电机中,振动问题可能会导致轴承发热严重。
三、电机轴承发热的危害
电机轴承发热若不加以控制,危害极大。无论是轴瓦还是滚动轴承,一旦发热任其发展,很可能造成烧瓦或烧轴承的严重后果。当支撑装置损坏后,转子中心会下移,电机就会出现扫膛现象,甚至烧毁电机,导致停产。这将给生产经营带来巨大损失,若无备件或维修需要较长时间,损失更是难以估量。例如,在一些关键生产环节中,电机的故障可能会导致整个生产线停滞,影响产品的交付和企业的声誉。同时,维修电机不仅需要耗费大量的人力、物力和财力,还会影响企业的生产计划和经济效益。因此,必须重视电机轴承发热问题,及时采取有效的防治措施,确保电机的正常运行。
四、电机轴承发热的防治及处理
- 加强电机的巡检工作
巡检方法主要是看、听、闻、摸,掌握电机轴承的运转状态,如看运行电流、润滑油位、油压、油温等,避免事故扩大。
- 看:观察运行电流是否超载、波动,润滑油位是否合适,油压、油温是否正常,冷却水温是否正常,带油环是否卡滞等。同时,查看电机周围是否存在干涉部件,确保电机运行环境安全。
- 听:使用听音棒等工具检查轴承运转的声音,判断有无机械摩擦声和撞击声。正常运转的轴承发出的声音应该是均匀的,细微的刷刷声;如果听到咕噜咕噜的声响,或者不规律的咔哧声,说明轴承可能存在问题。
- 闻:电机的轴承损坏时,会产生很大的摩擦进而产生高热,发出不同于平时的异味。同时轴承损坏以后,电机多数会出现扫膛的现象,电机扫膛后,电流变大,电机也会发热,严重的时候,会出现刺鼻的绝缘漆味儿。
- 摸:在确认电机不漏电的情况下,用手摸电机的轴承座附近,温度不应该烫手。也可以用手持式的温度测量仪测量轴承附近的温度。
加强电机巡检工作可以及时发现轴承发热的问题,采取相应的防治措施,避免事故扩大,确保电机的正常运行。