1、楊萬(wàn)青1 陳義忠2（1.佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江佳木斯 154002；2.黑龍江農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江佳木斯 154007）1引言電動(dòng)機(jī)故障有機(jī)械、電氣兩大類。機(jī)械故障主要發(fā)生在軸承處；電氣故障主要在繞組上，兩類故障各約占50%。隨著絕緣質(zhì)量的提高及浸漆工藝的改進(jìn)，繞組的故障減少了，軸承處的故障所占的比例自然也就增加了。異步電動(dòng)機(jī)耗掉全國(guó)總發(fā)電量的60%以上，而采用滾動(dòng)軸承的又占據(jù)異步電動(dòng)機(jī)總數(shù)的90%以上。軸承故障確實(shí)惹人心煩：因它而停車，造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電機(jī)本身的價(jià)格!因此，減少軸承故障對(duì)提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體效益至關(guān)重要。2產(chǎn)生軸承故障的原因電動(dòng)機(jī)的使用部門為了減少滾動(dòng)軸承的故障，在

2、訂貨時(shí)向電機(jī)的制造廠家提出要“進(jìn)口軸承或三軸承”等，盡管煞費(fèi)苦心，仍未擺脫軸承故障的困擾，因?yàn)闆]有從根本上，即電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)上解決問(wèn)題。導(dǎo)致軸承產(chǎn)生故障的因素很多，如：軸承本身的制造質(zhì)量、電機(jī)制造廠對(duì)與軸承配合的零部件（直接的及間接的）的加工質(zhì)量、使用現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)及電機(jī)在軸承處的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)（包括軸承型號(hào)的選擇、潤(rùn)滑等綜合結(jié)構(gòu)，以下簡(jiǎn)稱“軸承結(jié)構(gòu)” ）。正因?yàn)閷?dǎo)致軸承產(chǎn)生故障的因素較多，所以本文闡述“減少”故障，而不是“杜絕” 故障。在以上的四個(gè)因素中，前三個(gè)均有各自的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，主要對(duì)軸承的使用壽命產(chǎn)生影響。如，進(jìn)口軸承的使用壽命可能長(zhǎng)些；如果維護(hù)的精心，軸承使用時(shí)間 就長(zhǎng)點(diǎn)，雖然也是產(chǎn)

3、生故障的原因之一，但不是主要的因素。導(dǎo)致軸承產(chǎn)生故障的主要因素是“軸承結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)。軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得是否合理，在電機(jī)的制造過(guò)程中，不容易被察覺，也因此成為運(yùn)行中的隱患。以下是容易被設(shè)計(jì)者忽略，在電機(jī)制造過(guò)程中不容被察覺，對(duì)軸承故障起主要作用的10個(gè)因素。2.1 軸承型號(hào)的選用電機(jī)是在常溫下裝配，運(yùn)行時(shí)，由于發(fā)熱軸要伸長(zhǎng)。為了使軸在熱脹冷縮中能自由地“蠕動(dòng)”，而不致給軸承增加額外的力，包括2p電機(jī)及立式電機(jī)在內(nèi)均應(yīng)選用一個(gè)單列深溝球軸承、一個(gè)單列圓柱滾子軸承。若2p電機(jī)受極限轉(zhuǎn)速的限制，可選輕系列軸承或采用稀油潤(rùn)滑。2.2 軸承室的公差軸承裝入電機(jī)后，其外套與軸承室的配合不要呈過(guò)盈狀態(tài)，可以有0.

4、015mm0.035mm直徑差的間隙。運(yùn)行時(shí)，軸承發(fā)熱后，此間隙幾乎就消失了。為 了防止外套在軸承室中周向滑動(dòng)，應(yīng)將軸承、軸承內(nèi)、外蓋、端蓋（或軸承套）裝在一起后構(gòu)成的軸向尺寸鏈的間隙置于內(nèi)、外蓋與端蓋或軸承套處。對(duì)于隔爆型電 機(jī)，此間隙不要大于0.2mm1。目前數(shù)控機(jī)床已在國(guó)內(nèi)普通采用，這樣的加工精度很容易保證。2.3 臥式電機(jī)的軸承距1不要太大盡量滿足1<10d2（d為軸承內(nèi)徑）。不得已時(shí)，應(yīng)采取些補(bǔ)救措施:如提高動(dòng)平衡精度、轉(zhuǎn)子剛度。盡管如此，1仍不宜過(guò)大。2.4 軸承部位的通風(fēng)散熱狀況要好軸承部位不要離熱源（定、轉(zhuǎn)子繞組）太近;在通風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上也要充分地顧及到軸承部位。技術(shù)

5、說(shuō)明書中規(guī)定脂潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承的溫度不得超過(guò)95#。在實(shí) 際運(yùn)行中這個(gè)溫度很難測(cè)得到，也很難測(cè)得準(zhǔn)。因此，該處的溫度應(yīng)盡量低：在軸承外蓋處用溫度計(jì)測(cè)量（插到與內(nèi)、外蓋相連的孔中）不宜超過(guò)3550#（依 電機(jī)的工作狀況、使用環(huán)境、軸承結(jié)構(gòu)及潤(rùn)滑脂牌號(hào)的不同而異）。2.5 選擇合適的潤(rùn)滑脂電動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑脂的牌號(hào)由電機(jī)的設(shè)計(jì)者標(biāo)定在電機(jī)的“使用維護(hù)說(shuō)明書”中，應(yīng)按照電機(jī)的使用環(huán)境、用途規(guī)定幾種不同用途的潤(rùn)滑脂，不能僅給出12種。如煤礦 井口用的YBF風(fēng)機(jī)，更換適應(yīng)于使用環(huán)境的潤(rùn)滑脂后，軸承的使用壽命明顯增加。德國(guó)FAG公司按照不同用途的電機(jī)給出了五種不同牌號(hào)的潤(rùn)滑3，見表1。表1 FAG推薦的潤(rùn)滑脂牌號(hào)2.

6、6 密封電動(dòng)機(jī)的防護(hù)等級(jí)從開啟式到封閉式有56種之多，但軸承處的防護(hù)等級(jí)不宜低于IP54，或采取一定的措施，使之防護(hù)等級(jí)接近IP54，如加23個(gè)油 溝，油溝要涂滿與軸承相同的潤(rùn)滑脂。在防護(hù)等級(jí)的設(shè)計(jì)上，電機(jī)內(nèi)腔，即軸承內(nèi)蓋處也不應(yīng)低于軸承外蓋處。因?yàn)殡姍C(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，內(nèi)腔要有冷凝水，尤其是 在潮濕場(chǎng)所，如煤礦井下及斷續(xù)運(yùn)行的電機(jī)。民航加油泵房用的電機(jī)及貨場(chǎng)龍門吊用的電機(jī)，由于灰塵、水分及有害氣體均能破壞潤(rùn)滑脂的使用性能，保持軸承室的 密封狀況不可忽略。2.7 保持電動(dòng)機(jī)的同軸度及剛度2.7.1 同軸度同軸度對(duì)于確保軸承安全運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，尤其功率較大的2p電機(jī)，設(shè)計(jì)者除了在圖紙上規(guī)定同軸度及時(shí)

7、效處理外，工藝上也要有相應(yīng)的保證措施。若時(shí)效不 徹底，由于目前工期較短，在電機(jī)出廠時(shí)不容易察覺。運(yùn)行一段時(shí)間后，有關(guān)零部件（主要是機(jī)座）的變形逐漸顯示出來(lái)，形位公差被破壞，同軸度也就無(wú)法保證， 使兩端軸承在“別勁”狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承很快就要損壞。2.7.2 剛度近20年，JR、JS老系列鑄鐵機(jī)座的電機(jī)逐漸被YR、Y新系列代替。對(duì)于中、大型電機(jī)，后者通常采用鋼板焊接機(jī)座。若將原IP23的防護(hù)等級(jí)提高到 IP44或IP54，則機(jī)座要比前者長(zhǎng)，若“方箱式”焊接機(jī)座設(shè)計(jì)的有缺陷，剛度就不如老系列。使用部門對(duì)此已有反饋。2.7.3 轉(zhuǎn)子中大型異步電機(jī)有三種轉(zhuǎn)子%鑄鋁、銅條及繞線。轉(zhuǎn)子鐵心或有繞組的轉(zhuǎn)子宜熱

8、套到軸上，否則轉(zhuǎn)子剛度差。若計(jì)入運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的熱膨脹與軸之間出現(xiàn)較大的間隙，情況就更嚴(yán)重了。電機(jī)因此而在病態(tài)下運(yùn)行，軸承勢(shì)必很快損壞。2.8 按不同使用狀況設(shè)計(jì)不同的軸承結(jié)構(gòu)雖然企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化制約著電機(jī)結(jié)構(gòu)，但對(duì)于特殊狀況下使用的電機(jī)，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)予以特殊考慮，況且對(duì)于軸承結(jié)構(gòu)，也僅在小零件上作些變動(dòng)，并不破壞整體的標(biāo)準(zhǔn)化。比如，近十年左右，風(fēng)機(jī)廠為煤礦主井通風(fēng)開發(fā)出對(duì)旋式風(fēng)機(jī)。一臺(tái)風(fēng)機(jī)選用兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)方向相反的電動(dòng)機(jī)。由于運(yùn)行狀況與普通軸流式、離心式風(fēng)機(jī)不同，運(yùn)行中往 往會(huì)出現(xiàn)“抖動(dòng)現(xiàn)象”。據(jù)風(fēng)機(jī)廠講，“抖動(dòng)”有時(shí)能將風(fēng)葉在根部“抖裂”。軸承潤(rùn)滑脂也在這種高頻的“哆嗦”狀況下被“抖掉”，這就是與之相配

9、的YBF電 機(jī)軸承損壞的主要原因。為了防止?jié)櫥欢堵涞簦谳S承兩側(cè)加上擋油盤，擋油盤與軸承內(nèi)、外蓋的徑向直徑差不要大于1.0mm即將普通的單列深溝球軸承、 單列圓柱滾子軸承改造成密封式軸承。在使用環(huán)境不太苛刻的情況下，在電機(jī)裝配時(shí)加好潤(rùn)滑脂后，運(yùn)行時(shí)不必再加脂，電機(jī)也就毋須帶注油孔，見圖1。若使用部 門堅(jiān)持要帶不停機(jī)加注潤(rùn)滑脂的結(jié)構(gòu)，則僅在外側(cè)加擋油盤。此時(shí)擋油盤與軸承外蓋的徑向直徑差應(yīng)為4mm6mm，以便將多余的潤(rùn)滑脂滲到外蓋的貯油室中， 見圖2。圖1 帶擋油盤的軸承結(jié)構(gòu)圖2 帶擋油盤即注油孔的軸承結(jié)構(gòu)2.9 軸承蓋與軸的直徑差對(duì)于隔爆級(jí)別高的防爆電機(jī)，因軸承內(nèi)蓋與軸的直徑差很小，很容易與

10、軸相擦，導(dǎo)致軸承損壞;也有因?yàn)檩S承先損壞而引起該處相擦的情況。對(duì)于這樣的故障，應(yīng)采取以下三種措施：（1）提高該類電機(jī)有關(guān)零部件的加工精度，使實(shí)際的直徑差（含公差）增加一點(diǎn)。采用數(shù)控機(jī)床后很容易做到。（2）對(duì)于較大的電機(jī)，可以采用“推蓋式”或“曲路式”軸承結(jié)構(gòu)4，以解決普通“圓筒式”結(jié)構(gòu)因直徑差小而與軸相擦的弊病。（3）在石油、化工系統(tǒng)中，真正需要較高隔爆等級(jí)的場(chǎng)所并不很多，通過(guò)對(duì)該類企業(yè)的普查，有很多場(chǎng)所本該選用較低等級(jí)的（如A）隔爆電機(jī)卻選用了等級(jí)較高的B級(jí)。隔爆功能過(guò)剩了，內(nèi)蓋與軸相擦的或然率也增加了!制造廠應(yīng)向用戶作以宣傳。2.10 臥式電機(jī)盡量避免選用三個(gè)軸承三軸承結(jié)構(gòu)源于德國(guó)隔爆等級(jí)

11、較高的2p，因2p電機(jī)軸承易發(fā)熱而選用大游隙的滾動(dòng)軸承，而大游隙又與隔爆間隙小相悖，于是便想出一個(gè)變通的辦法：采用三個(gè) 軸承?一個(gè)球軸承僅用于承受軸向力；兩個(gè)輕系列的滾柱軸承承受徑向力。但將這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大，如用在YBF電機(jī)上，往往會(huì)顯示出其弊端之處: 不便拆裝，容易發(fā)熱。誠(chéng)然，YBF電機(jī)有軸流式風(fēng)扇產(chǎn)生的軸向力，將深溝球軸承的號(hào)碼在正常產(chǎn)品上放大兩個(gè)號(hào)，置于非負(fù)荷端;負(fù)荷端選用一個(gè)輕系列的單列圓柱滾子軸承，共兩個(gè)軸承也就可以了。經(jīng)過(guò)近三年的運(yùn)行考驗(yàn)，沒有問(wèn)題。3結(jié)語(yǔ)3.1 導(dǎo)致軸承故障的因素雖然很多，但關(guān)鍵因素仍在電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，抓住主要環(huán)節(jié)，故障率便可以大大地降低。3.2 有些在設(shè)計(jì)制造中不容易被察覺的環(huán)節(jié)，如鋼板焊接機(jī)座的時(shí)效質(zhì)量、軸承室公差、軸承型號(hào)的選用與搭配及潤(rùn)滑等，常常是軸承故障的隱患，必須引起電機(jī)制造廠家的關(guān)注。3.3 隨著技術(shù)的進(jìn)步、加工工藝