軸承電腐蝕的問題分析綜述1.1軸承電腐蝕示例電腐蝕產生的具體的原因，其原因可以將其分為電壓過大、電流泄漏兩種。當軸承上的電壓過大時，電流將會通過滾珠和潤滑油膜，在軸承上從軸承一端的套圈，一直傳遞到另一端的套圈，并且在接觸區內，電流也會進行放電擊穿。在套圈和滾珠之間的接觸區內的電流，其電流強度將會增大很多，并且也會造成在非常短的時間間隔內，導致接觸區局部受熱，使接觸區發生熔化，并容易產生焊接在一起的糟糕狀況。當電壓過大造成擊穿時，會導致的軸承的損傷表現大致分為以下幾種：軸承滾道及滾珠表面會產生直徑不高于100μm的環形坑（見圖1、圖2）。隨著時間的不斷增長，環形坑可能也會變成為波紋狀凹槽（見圖3、圖4），凹槽與凹槽之間的間距相同，底部顏色較為暗沉。圖1電流通過形成的環形坑圖2滾珠和滾道上的環形坑圖3內圈滾道上波紋狀凹槽和顏色發暗的鋼球圖4電流泄露形成的波紋狀凹槽電流由于通過軸承與滾珠，在軸承上的滾道，即接觸位置，將會產生一些金屬的熔融，在軸承上的外圈滾道，將會出現較為明顯的由于電腐蝕，造成的的具有周期性的波紋狀的痕跡，由于這些表面缺陷的形成，將會導致軸承磨損得更快，并且燒傷組織也會在熔融位置產生。這種由電腐蝕造成的損壞痕跡通常出會現在軸承、密封圈以及軸頸的表面,而且有時候這種損壞痕跡同樣也會出現于齒輪上。當這種損壞痕跡的出現面積進行增大的時候,在軸承內部外圈表面將會失去金屬光澤，軸承表面出現類似于被氧化的狀態。但是，在這種痕跡出現的早期，人們用肉眼卻很難發覺。但是在當用50倍至100倍的顯微鏡進行觀察時，發現這種電腐蝕損傷所引起的傷痕是一個個的小凹坑，在小凹坑的內壁不僅較為圓滑而且具有光澤，很明顯這種腐蝕的痕跡是被熔化所導致的，這便是電腐蝕引起的損傷與機械磨損和化學腐蝕的不同的地方。只有出現局部放電擊穿，引起的瞬間高熱量才會產生這種現象。除了凹坑狀的電腐蝕之外，也會出現類似于劃痕狀的電腐蝕。這種電腐蝕造成的劃痕在外觀上與機械劃痕非常類似，但是不同的地方是，電腐蝕造成的劃痕在轉向處有棱角狀痕跡，而由于小顆粒的磨損造成的普通的機械劃痕是不會有類似這種突然的轉向的。我們在顯微鏡下可以發現，電腐蝕劃痕不僅在劃痕周圍，而且在這種劃痕的底部同樣是圓滑并且具有光澤的，而且在一定的區域內，電腐蝕引起的劃痕深淺幾乎一樣，但是機械劃痕通常不會像電腐蝕劃痕一樣圓滑，而且機械劃痕深淺不同。如此說明，這種電腐蝕劃痕的產生，是由于產生高熱量導致的金屬熔融，并且其也同樣是由于放電擊穿油膜所導致的。綜上所述，以上現象是存在于電機運行中的，是軸承中存在的一種電腐蝕現象。而且據研究表明，此種電腐蝕是由于旋轉機械中存在的軸電壓所造成的。1.2電腐蝕產生原因分析軸承如要發生電腐蝕，其必要條件是軸承中肯定有存在電流，而軸電流的產生根本原因是電勢差的產生，即軸電壓的產生，因為產生了軸電壓并且在組件和機座之間產生了閉合回路進而導致了軸電流的產生。根據國內外的多項研究，有很多種情況即為產生軸電壓從而導致軸承出現電腐蝕損傷。1.1.1電機結構原因在電機運行時，同一轉動軸承的兩端之間或是不同轉動軸承與轉動軸承之間所產生的電位差，我們將其稱作軸電壓，如果轉動軸承兩端通過電機機座和組件等部件構成導電閉合回路，則軸電壓就會引起軸電流的形成。軸電壓的產生，是伴隨著電機的不斷旋轉的，在一般工況下，電機的軸電壓的產生原因有磁路不平衡、靜電感應等。在正弦波的工作頻率下，并且是由接觸網進行供電的情況中，正常情況下轉動軸承兩端的電勢差相對較小，此情況下對軸承造成的影響可以忽略不計。因為電機軸承在運行中不斷旋轉，故會產生電位差，而軸承與電機中機座等組件會構成導電回路，且導路阻抗由于電機材料原因過小，因此不會阻隔軸電流的流通，故較容易產生電腐蝕。1.1.2供電電源原因目前，采用PMW逆變器進行供電的方式在城市軌道車輛中應用較為廣泛，PWM逆變器原理是依靠改變脈沖寬度從而控制輸出電壓，通過改變周期從而控制頻率，當采用PWM逆變器進行供電時，電機所產生的軸電壓主要是電源三相輸出電壓,即Y形接法的矢量和不為零的零序分量產生。PMW逆變器會導致驅動系統中的高頻諧波成分增多，而產生的這些諧波分量，即一個周期電氣量的傅里葉級數中次數大于1的整數倍分量，這個諧波分量在轉軸、定子繞組等部分會產生電磁感應，電機內所分布電容存在的電壓耦合作用將會構成系統共模回路，這種共模回路電壓，即多個輸入端上共同存在的對地電壓，其振蕩頻率較高并與轉子耦合，產生轉軸對地的脈沖電壓，該共模回路電壓將在系統中產生零序電流，電機軸承便是這個零序回路組成的一部分。軸電流便是軸電壓通過電機軸、軸承、定子機座或輔助裝置等部件所構成的導電閉合回路后產生的。1.3電腐蝕機理總結通過對軸電壓和軸電流的分析,可以看出，在感應電動機驅動系統中，共模電壓是軸承軸電壓及軸電流問題產生的根源。由于逆變器在電動機定子繞組中產生的共模電壓、耦合至電動機轉子引起軸電壓，從而導致軸電流。通過建立電動機的內