电机轴承范文

电机轴承范文（精选11篇）

电机轴承 第1篇

排粉机驱动电机型号YKK4505-4, 功率710k W, 转速1491r/min。投用1年, 电机轴承频繁发生故障。使用不同游隙的轴承、不同的润滑脂、在后轴承处加绝缘垫等措施之后, 问题始终没有得到彻底解决, 轴承最短半个月就损坏, 最长维持两个月。通过对电机和轴承状态监测, 经过分析确认, 电机轴承频繁发生故障, 主要原因是电机轴承布置不合理。

电机后轴承, 即自由端轴承是可以承受一定轴向载荷的球轴承, 既承受径向力, 又承受轴向力且起轴向定位作用。联轴器端轴承是滚柱轴承, 不承受轴向载荷。在联轴器侧不受约束时, 允许转子向联轴器方向热伸。而事实上。悬臂式风机是在联轴器侧进行轴向定位的, 并且联轴器不允许有过大的轴向伸缩, 即电机转子由于温差产生的热变形, 在联轴器方向无法得到自由伸缩 (经现场确认轴向变形最大达2mm) , 从而造成转子径向弯曲, 而径向弯曲又受到轴承约束, 变形转变成附加力额外作用在轴承上, 加剧了轴承的损坏。

因此, 将前端轴承改成双列球轴承以便满足承载需要 (起轴向定位作用) , 将后端轴承改成滚柱轴承。同时将联轴器改成可以吸收轴向变形, 且自身变形量较大的波纹管式联轴器, 改进后的电机轴承系统见图1。通过改进, 电机轴承频繁发生故障的问题得到彻底解决, 轴承已连续运转8个月未见异常。

无轴承电机研究和应用前景 第2篇

我国开展磁悬浮列车和磁轴承研究多年，自20世纪90年代后期，江苏大学、沈阳工业大学和南京航空航天大学等先后得到了国家自然科学基金资助，开展了无轴承电机研究工作，在理论和实验方面取得了一些成绩。江苏大学电气信息工程学院朱?秋与瑞士苏黎世联邦工学院J.Hugel教授等共同开展了功率为4kW的无轴承永磁同步电机研究和应用工作，攻克了传感器检测、功率损耗等关键技术难题，成功研制出世界上第一台功率为4kW的无轴承永磁薄片电机，预计将在化工工业、半导体工业等得到应用。

在美国、日本等国家，无轴承电机在生命科学、制药行业、化工行业、半导体工业、食品工业等领域得到了应用。随着我国经济进一步发展，在很多特殊的电气传动领域必将改变传统的传动和传输方式，对提高产品质量、降低成本、减少污染将会起到重要作用。因此，在我国无轴承电机具有很大潜在应用市场，积极开展无轴承电机的研究和应用具有现实和深远意义。

电机轴承 第3篇

【关键词】电机；滚动轴承；装配；故障；变形；磨损

轴承是机械产品中不可或缺的组成部分，也是构成电机的核心，它的存在目的在于减少设备之间的摩擦并发挥支撑作用。因此，在电机运行中，轴承的精度、噪声都有可能给轴承的使用寿命造成影响。就电机轴承故障分析而言，其故障的产生原因很多，就算不是在主观损坏因素下产生的，那么在一段时间的运行后它本身也会产生疲劳，出现磨损、脱落等现象，进而引发故障。因此这里我们有必要对电机滚动轴承装配不当产生的故障进行分析，并提出有关解决和处理方法。

一、滚动轴承概述

滚动轴承在当今社会发展中应用范围非常广泛，其工作性能好坏直接影响着设备的旋转、运行状态，尤其在那些大型连续工作的企业中，轴承被广泛应用在设备旋转的重要部位。电机作为目前最为常见的运转设备，其轴承状态检测、故障诊断非常关键。

在电机构成中，轴承是不可或缺的一部分，它是承重组件和机械传动组件的整合体，但是在过去工作中，轴承机械性能很少被人们重视，甚至说一度被人们忽视。但在电机问题越来越突出的新时期，我们从电机故障发生原因出发得出，电机故障中很大一部分都与电机滚动轴承运行有关，因此也可说滚动轴承装配合理与否直接关系着整个电机的运行稳定性。轴承作为电机的重要机械组成，它有着机械部件共同的特征，也就是我们常说的机械脆性，在这种情况下它极容易发生损坏，最终影响到设备的正常运行。就过去轴承故障发生原因分析，其损坏的原因有很多，就算在主观损坏条件下轴承没有发生故障，但经过一段时期的运行之后，轴承必然会产生疲劳，最终出现磨损现象，继而引发故障。因此，在电机滚动轴承安装之中，我们必须要高度重视装配要点，采用科学、合理的方法进行安装。

二、滚动轴承故障现象分析

滚动轴承故障多种多样，其产生原因也相当复杂。就目前工作中我们常见的滚动轴承故障表现形式分析，主要可以分为以下几种。

1、轴承的疲劳和脱落故障

对于滚动轴承而言，它长期处于不断运动之中，滚动的内外和体表之间长期受到荷载和压力双方面的影响，在这种不断变化的压力和荷载影响下，轴承的深层会逐渐产生裂缝，并向外部扩散。尤其是在长期转动的滚动轴承来说，这些裂缝逐渐扩展，从最小的外层剥落一直到大范围剥落，这也是造成轴承疲劳的主要原因。这种故障的产生会让轴承发出刺耳的噪音，并且随着剥落面积的增加噪音问题也会不断加剧。

2、轴承磨损

在轴承长期不断地运行中，极容易受到外来异物、灰尘等因素的影响而产生表面磨损现象。这个时候如果没有及时进行润滑，那么轴承表面有可能发生永久性的磨损现象。轴承磨损的产生会导致轴承游离间隙逐渐扩大，表面变得越来越粗糙，最终影响到轴承运行的精度和寿命，另外还会产生严重的震动现象。

3、轴承变形

轴承变形是轴承在运行之中受到外界荷载力的冲击或者运转高温影响而发生的，另外有一些坚硬的杂物进入到轴承内部也会造成轴承变形。这种时候我经常会发现轴承表面出现明显的压痕，最终导致轴承发生变形，并且在运行中发生激烈的震动。

4、腐蚀、断裂情况

腐蚀与断裂是轴承运行中最容易引发故障的原因，也是故障的主要表现形式。这种故障的产生主要是因为一些带有腐蚀性的杂物进入到轴承内部，使得轴承表面产生锈蚀。另外，一些酸雨水滴、空气也会造成轴承表面发生锈蚀现象。如果在运转当中有电流经过，那么还会因为电流和油膜相互作用而发生电力腐蚀的现象，这样使得轴承表面精度变得越来越差，最终影响到轴承正常运转情况。另外不断增高的轴承荷载会给轴承表面承受力造成威胁，在荷载达到一定值的时候必然会造成轴承部件的断裂，使得轴承无法正常运转。

三、滚动轴承故障产生原因分析

1、准备工作不足

在轴承安装故障现象分析中，我们在电机滚动轴承安装之前必须要做好轴承的清洗和检查工作。这个时候主要检查轴承内外圈是否保存良好，保持架是否完整，有沒有裂缝、腐蚀及损伤现象的发生。另外，在检查的时候还需要对轴承的缝隙进行处理，检查轴承转动是通畅。对轴承的轴颈及坐孔进行检查，要求轴承的表面光滑度必须要达到预计工作标准要求，没有任何毛刺现象的存在。

2、安装不当造成的轴承故障

在过去的轴承安装工作中，轴承内径和主轴的安装上大多都是以基孔制为主的么，而轴承的外缘与坐孔配合方面则大多都采用基轴制为主。在安装的时候，对于轴承的内孔、坐孔以及整体安装上一定都要严格按照国家轴承执行标准开展，在轴承控制上旋转角度控制非常关键，因此在配合上要重视部件之间的协调搭配，一般都以过硬配合为主。这种配合方法在安装上以铜棒、手锤等工具为主，通过对基座对称敲打来完成轴承的科学安装。一旦这种方法选择不当，很容易导致基座底部开裂乃至变形。这个时候如果基座没有过盈配合，在其轴向、径向方向很容易出现非正比关系，因此在工作中我们需要认真分析、严格处理，这样才能更好的保证轴承安装整体性。而对于那些间隙无法调整的电机而言，轴承安装间隙中径向间隙在安装结束之后无法再进行调整，因此在安装中必须要对径向间隙加以确定，这样才能轴承在点击运行中发挥应有作用，为电机稳定运行保驾护航。

3、轴承的润滑不良

轴承作为传动机械的一种，它在运行中必然会产生一定的温度，一旦温度过高，必然会给其他辅助设施造成危害，比如润滑油等，如果没有及时的补充润滑油，必然会让轴承在运行中产生异常声音，进而出现震动等误动操作，严重影响工作效率。

3、故障的消除方法

在轴承更换的时候，必须要提前做好新轴承质量检查工作，其中包含了轴承的基座、轴颈等检查，这一检查工作并非简单的内容，在工作中不可马虎，要精细进行。一般来说，轴承运行和养护之间有着密切关系，在运行中要注重对轴承的保养与维护，只有做好保养和维护，才能确保轴承运行的良好。

三、结束语

在实际工作中做好检查工作，及时发现故障隐患，防患于未然。

参考文献

[1]朱德馨刘宏昭原大宁王磊刘丽兰.高速列车轴承可靠性试验时间的确定及可靠性寿命评估[J].中国机械工程，2014（21）.

[2]王德祥，葛培琪，毕文波，郑传栋.滚动轴承内圈滚道表层残余应力分布实验研究[J].华中科技大学学报（自然科学版），2015（03）.

电机轴承的选用 第4篇

关键词：滚动轴承,游隙,润滑脂

1 引言

电机常用的轴承有四种类型:即滚动轴承、滑动轴承、关节轴承和含油轴承。最常见的电机轴承是滚动轴承, 即有滚动体的轴承。对于滚动轴承的要求如下:机械强度大、滚动疲劳强度大、硬度高、耐磨耗性高、尺寸稳定性好。轴承型号的选择、轴承游隙的选择、油脂的选择、轴承密封形式的选择等方面问题, 是电机设计人员在设计过程中需要考虑的主要问题。本文仅以电机最常用的滚动轴承为例, 介绍电机对于滚动轴承的选择。

2 滚动轴承的类型

按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承。

向心轴承包括径向接触轴承和向心角接触轴承。其中, 径向接触轴承:公称接触角α=0°, 主要承受径向载荷, 可承受较小的轴向载荷;向心角接触轴承:公称接触角α=0°~45°, 同时承受径向载荷和轴向载荷。

推力轴承包括推力角接触轴承和轴向接触轴承, 其中, 推力角接触轴承:公称接触角α=45°~90°, 主要承受轴向载荷, 可承受较小的轴向载荷;轴向接触轴承:公称接触角α=90°, 只能承受轴向载荷。

按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承, 在外廓尺寸相同的条件下, 滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好, 但球轴承摩擦小、高速性能好。

按工作时能否调心可分调心轴承和非调心轴承。

按安装轴承时内、外圈可否分别安装, 分为可分离轴承和不可分离轴承。

按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴承, 其中2级精度最高, 0级为普通级。另外还有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。

按照运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。

在实际应用中, 滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承, 在国家标准中分13类, 其中, 最为常用的轴承大约有下列几类:调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承。

3 轴承形式的选择

(1) 负荷稳定的小型电动机, 前后轴承均采用滚珠轴承。

(2) 在中型电动机中, 负载端选用滚柱轴承, 非负载端选用滚珠轴承。

(3) 在重负载的大、中型电动机中, 两端轴承均选用滚柱轴承。

4 滚动轴承的计算

4.1 计算准则

(1) 对于一般转速的轴承, 即10r/min

(2) 对于高速轴承, 除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式, 因此除进行寿命计算外, 还应校验其极限转速。

(3) 对于低速轴承, 即n<1r/min, 可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的, 其失效形式为塑性变形, 应进行以不发生塑性变形为准则的强度计算。

4.2 重要概念

(1) 轴承的寿命:轴承在运转时, 其中任一元件出现疲劳点蚀前所经历的转数 (以106转为单位) 或工作小时数。

(2) 基本额定寿命L10

一批相同型号的轴承, 在相同运转条件下, 其中有10%的轴承出现疲劳点蚀时, 轴承所经历的转数为该批轴承的基本额定寿命L10。

物理意义:表示轴承达到基本额定寿命时, 出现疲劳点蚀的概率为10%。

(3) 预期计算寿命L′h

(4) 基本额定动载荷C

使轴承的基本额定寿命恰好为106转时, 轴承所能承受的载荷值, 用字母C表示。

(a) C反映了轴承承载能力的大小, 即承受外载荷的极限值 (不同型号轴承的C不同, C值查标准, C是通过大量的试验确定) 。

(b) C的确定 (与外载荷性质有关) :对于向心轴承指的是纯径向载荷, 径向基本额定动载荷Cr;对于推力轴承指的是纯轴向载荷, 轴向基本额定动载荷Ca;对于向心推力轴承指的是使套圈间产生纯径向位移的载荷的径向分量。

(c) 确定C的试验条件

内圈旋转、外圈固定, 寿命为106转, 不发生点蚀破坏的概率为90%、载荷平稳, 正常温度t=125℃。

注:在较高温度下工作的轴承 (t>125℃时) , 应引入温度系数ft修正高温轴承基本额定动载荷Ct, Ct=ftC

4.3 滚动轴承的当量动载荷

(1) 定义

为了计算轴承寿命, 须将实际载荷换算成当量动载荷P, 它是一个与实际载荷效果相当的假想载荷 (在P作用下, 轴承的寿命与实际载荷作用下相同) 。

(2) 当量动载荷P的确定

对于向心轴承, P=Fr;对于推力轴承, P=Fa;对于向心推力轴承及深沟球轴承、调心轴承等, P=XFr+yfa, X、Y分别为径向、轴向动载荷系数。引入载荷系数fP, 则P=fP (xft+YFa) , P=fPFr, P=fPFa。

4.4 滚动轴承寿命的计算公式

(1) 已知轴承的型号、P、n等, 求轴承的实际寿命Lh。计算公式:

式中, ε为试验常数, 对于球轴承ε=3, 滚子轴承ε=10/3;P为轴承所承受的当量动载荷;n为轴承的工作转速, r/min。Lh为已知型号的轴承在一定工作条件下的实际寿命。

(2) 已知轴承的转速n、P、预期计算寿命L′h, 求选用具有多大的基本额定动载荷C的轴承。计算公式:

公式的物理意义:表明在一定工作条件下以及预定寿命, 应选用多大基本额定动载荷的轴承。

(3) 说明

(a) 计算实际寿命时, 应使Lh≥L′h

(b) 选择轴承型号时, 应使计算基本额定动载荷值小于等于从标准中选取型号轴承的基本额定动载荷, 即C计C表

(c) 若LhC表, 可采用下述方法:改变轴承系列;改变轴承类型 (把球轴承改为滚子轴承) , 若还不满足要求, 应加大轴颈。

4.5 滚动轴承的疲劳寿命与可靠度

(1) 根据某一可靠度R下的轴承预期寿命L (1-R) , 计算滚动轴承相应的基本额定寿命L′10 (即可靠度为90%时的寿命) , 其计算式为L′10=L (1-R) /α1

式中, α1为滚动轴承寿命的可靠性系数。

式中, R为设计要求的轴承的可靠度;m为威布尔分布的形状参数, 大量的统计资料表明, 球轴承:m=10/9;滚子轴承:m=3/2;圆锥滚子轴承:m=4/3。

求出L′10后, 从轴承手册或样本中选择轴承型号, 其额定寿命值L10应大于L′10。

(2) 根据某一可靠度下的轴承预期寿命L (1-R) , 计算相应的额定动载荷C′。

L (1-R) =α1 (C′/P) ε

相应的额定动载荷C′=QPL1/ε (1-R)

式中, Q为额定动载荷的可靠性修正系数, 按下式计算:

式中, 指数1/ (mε) :球轴承为3/10;滚子轴承为1/5;圆锥滚子轴承为9/40。

当可靠度R已确定时, 求出相应的额定动载荷C′值, 再根据C′值从轴承手册中选择轴承型号, 应满足C≥C′。

4.6 向心推力轴承的载荷计算

Fr1、Fr2为外界作用到轴上的径向力Fr在各轴承上产生的径向载荷, Fa的确定如下:

对于深沟球轴承、调心球轴承和调心滚子轴承, Fa=A (A外界作用到轴上的轴向作用力) ;对于向心推力轴承, 应考虑A和派生轴向力S及一对轴承的布置方式来确定Fa。

(1) Fr1、Fr2的确定

根据力的径向平衡条件, 当Fr的大小、作用点已知时, Fr1、Fr2可确定。

(2) Fa的确定

方法: (1) 确定轴承派生轴向力的大小、方向S1、S2;S大小的确定。S方向的确定:始终指向外圈厚度较小的一边。 (2) 根据A及S的大小和方向, 确定轴上合力的指向, 然后判断哪个轴承被压紧, 哪个轴承被放松。

以轴和与其相配合的轴承内圈为分离体, 如达到轴向平衡时, 应满足:A+S2=S1

当A+S2≠S1, 有两种情况:当A+S2>S1时, 则轴有向左窜动的趋势, 相当于轴承1被“压紧”, 轴承2被“放松”。

(3) 确定Fa:

当A+S2>S1, 轴承1被“压紧”, 轴承2被“放松”。

当A+S2

先通过派生轴向力及外加轴向载荷的计算与分析, 判定被“放松”或被“压紧”的轴承;然后确定被“放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力, 被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴向力的代数和。

(3) P的确定

(4) 轴承的压力中心:对“6”类深沟球轴承, 支点在轴承宽度中点;对向心推力轴承, 支点在压力中心;滑动轴承:当B/d1时, e=0.5B;当B/d>1, 取e=0.5d, 但不小于 (0.25~0.35) B。对于调心轴承, e=0.5B。

4.7 滚动轴承的静载荷

基本额定静载荷C0 (Cor, Coa)

当量静载荷P0=X0Fr+Y0Fa

式中, X0、Y0分别为当量静载荷的径向、轴向载荷系数, 其值可查轴承手册。

静载荷校核计算按轴承静载能力选择轴承C0≥S0P0式中, S0为静强度安全系数。

注: (a) 若轴承转速n>10r/min, 应按寿命选择轴承; (b) 若轴承n10r/min, 应按静强度选择轴承; (c) 对高速、重载或有冲击、振动载荷的场合, 应按动载荷选择轴承, 再按静强度进行校核; (d) 转速较高轴承, 还应校核极限转速, 即n工nlim (工作时实际转速小于等于轴承极限转速) 。

5 游隙的选择

游隙是内圈、外圈与滚动体之间的间隙量, 其大小对疲劳寿命、振动、噪声、温升和旋转精度等影响很大。根据轴承所处的状态, 游隙分为原始游隙、配合游隙、有效游隙、工作游隙。

(1) 原始游隙△0。轴承未安装, 无负荷状态下的间隙量, 也叫理论游隙或几何游隙, 由轴承制造厂控制。

(2) 配合游隙△f。轴承安装后, 内圈因过盈而膨胀, 外圈因过盈而收缩, 引起游隙减少, 减少后的游隙就是配合游隙。游隙减少量一般约为过盈量的70%~90%。

(3) 有效游隙△u。电机空载运转时, 由于内外套圈的温度差, 引起轴承游隙减少, 减小后的游隙就是有效游隙。

δt-因内、外圈温度差引起的游隙减小量, mm;a-材料线胀系数, 轴承钢线胀系数约为12.510-6, ℃-1;△T-内、外圈温度差, ℃;d-轴承内径, mm;D-轴承外径, mm。

(4) 工作游隙△=△u+δw。轴承在承受工作载荷运转时, 滚动体和滚道接触处会发生弹性变形, 导致游隙增大, 此时的游隙称作工作游隙。δw为载荷引起的游隙增加量, mm。大部分电机轴承所承受的载荷比较小, 对δw可忽略。通常按照工作游隙比零略大一些的游隙值来选择原始游隙。

6 润滑脂的选择

电机轴承负荷在大多数应用情况下低于容许载荷, 寿命通常不是由材料疲劳决定, 而是由润滑脂决定的。

6.1 润滑的目的

(1) 润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦, 减少磨损和发热量; (2) 轴承的摩擦发热使轴承升温, 油润滑可以到起到冷却作用, 从而降低轴承的工作温度, 延长使用寿命; (3) 良好的润滑状态, 可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜, 可以使接触压力减小; (4) 轴承零件表面覆盖一层润滑剂, 可以防止表面氧化生锈。

6.2 润滑方式的选择

轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类。

润滑方式的选择与轴承的速度有关。选择润滑方式时, 可查阅各类润滑方式的dn值界限表。润滑剂包括润滑脂、润滑油、固体润滑剂。润滑脂是常用的, 润滑油一般在高速、高温条件下使用, 固体润滑剂用于特殊场合。用速度因素dn值作为选择润滑剂的条件:dn间接反映了轴颈的圆周速度。当dn< (1.5~2) 105mmr/min时, 采用脂润滑, 否则用油润滑。脂润滑优点:不容易流失、便于密封和维护, 充填一次, 可运转较长时间。油润滑优点:摩擦阻力小、能散热, 可在高速、高温环境下使用。润滑油的粘度根据速度因素dn和工作温度t来确定。

7 密封方式的选择

电机轴承的密封形式主要有两种:防尘盖和密封圈。密封圈又分为非接触式、接触式和组合式。接触式有毛毡圈密封和密封圈密封;非接触式分为间隙密封和迷宫式密封;组合式密封是毛毡迷宫式密封。

滚动轴承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。

毛毡圈密封适用场合:脂润滑, 要求环境清洁, 轴颈圆周速度V<4~5m/s, 工作温度不超过90℃。密封圈密封适用场合:脂或油润滑, 轴颈圆周轴速度V<4~5m/s, 工作温度-40℃~100℃。

间隙密封圈适用场合:脂润滑, 要求环境干燥清洁。

迷宫式密封圈适用场合:脂润滑或油润滑, 工作温度不高于密封用脂的滴点。密封效果可靠。

组合密封圈适用场合:适用于脂润滑或油润滑, 密封效果可靠。

参考文献

电机轴承 第5篇

冷轧主电机止推轴承润滑分析及故障实例

通过对冷轧主电机滑动轴承润滑系统的分析,指出了止推轴承动压润滑系统中的最小流量需求值计算方法,以及与相应径向轴承流量分配的`计算公式,并通过两个故障实例说明了止推轴承动压润滑系统中总流量和流量分配的重要性.

作 者：周为民  作者单位：宝钢股份公司本部冷轧厂,上海,00 刊 名：科技创新导报 英文刊名：SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD 年，卷(期)： “”(26) 分类号：V51 关键词：滑动轴承   止推轴承   动压  

电机轴承 第6篇

关键词：涡流损耗分析;永磁型;无轴承电机;优化方案

无轴承架构的电机，伴随着径向力。这样的径向力，管控着悬浮特性的绕组、传统情形下的体系绕组。把这些绕组添加至预设的定子槽，极对数带有差异的多重转矩，会产生某时段中的电磁支撑。比对其他范畴的电机，永磁型特性的无轴电机，缩减了固有体积;同等功率之下，轴向方位的长度被限缩。异步特性的悬浮磁场，会添加体系架构之中的涡流损耗。为此，转子配件的损耗涡流，密切关涉永磁体的多样性能。本文明辨了涡流损耗，摸索了适宜特性的化解办法。

一、概要的转矩机理

永磁架构的电机，包含悬浮特性的绕组磁场、转矩特性的这种磁场、永磁特性的同等磁场，是三层级以内的磁场叠加。转矩的本源机理，等同永磁电机，包含绕组架构之中的彼此作用。表面贴特有的无轴承电机，潜藏着的等效空隙偏大;比对转子衔接着的永磁磁场，绕组磁场凸显了偏小的振幅。为此，绕组磁场关涉的径向力，可被忽略掉。

体系架构中的径向力，密切关联着永磁磁场、带有悬浮特性的绕组等。两组磁场叠合，增强了某方位的原有磁场。相反方位上，这种磁场偏弱。依循麦克斯韦特有的本源原理，转子带有明晰的径向力，它会朝向特有的磁场方向。静止态势下，正y方位的磁场，带有同等极性;叠加得来的结果，是增添了磁场。然而，负y这一方位的磁场，却有所缩减。在这时，转子关涉的指向，包含径向范畴中的合力。

二、建构最优模型

稳定态势的径向力，应当予以管控。这样的管控方式，是调和定子绕组、体系范畴的相位及电流。为便利调控，拟定好的绕组次序，应当考量初始时段的零电流;转子特有的径向力，应指向特有的正x。例如：同心架构下的绕组定子，就拟定了2这样的极对数;定子槽固有的数值，设定成36个。应被运算出来的数值，包含如下数据：添加了三相特性的等同电流以后，转矩特有的绕组电流;初始时段的电流相位，只要考量这一范畴的磁场谐波，即可计算得来极对数、悬浮态势的绕组磁场。

拟定了参数以后，永磁架构之下的无轴承电机，是可被调整的。设定好的双重变量，都关涉悬浮绕组经由的电流。为此，只要更替了各时段的悬浮电流、预设的初始相位，即可管控径向力，实现稳定态势下的悬浮状态。

三、高速率的运动倾向

无轴承衔接的电机，运转速率偏快时，永磁特性的磁场、悬浮架构中的绕组磁场、转矩配有的磁场，维持着高速情形之下的转动状态。稳定特性的转子悬浮，应能确认某一转速。永磁特性的这种电机，带有可控特性的径向作用。若要产生稳定态势下的这种作用，转子特有的机械角、绕组特有的这种角度，都应满足预设的速度数值。与此同时，配套架构中的定子电角，也要拟定最优速率。定子范畴的绕组磁场，关联着三相特性的对称电流。依循设定好的极对数、机械角及特有的电角速度，可以辨识相对态势下的转角速度。

永磁框架内的电机，涡流损耗关联着多次谐波，它并不关涉铁耗及铜损耗。然而，永磁架构的无轴承电机，异步运行着的绕组磁场，也会带有同等损耗。多层级的谐波幅值，比对悬浮磁场，还是偏小的。为此，悬浮绕组这样的磁场，是转子涡流特有的侧重来源。转子散发着的热能偏多，永磁材料固有的温度偏低、电导率也偏低，很易凸显发热退磁。极对数设定得偏高时，拟定的同等转速之下，磁场及电流关涉的基频很高;各层级内的谐波，也凸显偏大数值下的涡流损失。

四、计算真实损耗

选取某规格下的样机，当成测算根据。样机固有的参数，包含如下特性：定子固有的外径，拟定为118毫米;内径设定成68毫米。定子槽固有的数目25及34。转矩绕组预设的匝数设定成34;转子铁心固有的外侧直径，设定成58毫米。永磁体预设了2毫米特有的厚度，护套预设了1毫米这样的厚度;铁心预设了78毫米的初始长度。额定情形之下的转速，是每分钟11900转。

根据设定好的样机参数，建构有限元配有的解析模型。永磁架构中的电机模型，建构了网格剖分。采纳外部范畴中的耦合电路，采纳瞬态解析，辨析了损耗掉的总体涡流。外侧安设的电路，添加了电流源特有的模型。拟定好的运算时间，设定成0.4秒钟;体系架构内的时间步长，设定成0.002秒。转子区段之中的涡流，关系着求解得来的参数。

五、多层级的损耗

（一）空载态势下的损耗

为限缩气隙磁场潜藏着的谐波，采纳永磁体关涉的磁化形式，把外部架构之中的电流，拟定成零的幅值。这种情形下，解析涡流损耗，也即定子槽表征出来的效应损耗。空载状态之下的密度布设，凸显明晰的规律倾向。

（二）带有负荷的损耗

负载情形之下，无轴承架构内的电机，定子绕组会带有稳定态势下的、可控特性的径向作用。依循径向力，添加外在特性的电流。给出来的两套绕组，拟定了等同频次。外部经由的电流，设定了最佳数值。计算得来的电流频率，密切关涉旋转速率、体系之中的极对数。多样情形下，都应拟定精准特性的电流频率、对应着的角频率。设定瞬态求解，在电流促动之下，转子附带着的径向力，应朝向正x这一方向。涡流特有的损耗密度，凸显明晰的布设倾向。

最大范畴的涡流损耗，会超出53W。极对数增添时，功率驱动特有的电路要求，也会随同提升。电流谐波及计算得来的电动势谐波，都关涉偏大数值下的涡流损耗。空载情形下，比对悬浮特有的这种绕组，定子槽附带着的涡流损耗，仍是偏小的，可以予以忽视。极对数经由优化，限缩了这种损耗。未来时段的调研中，还应接续调研可用的削减方式。

（三）应注重的事项

转矩特有的径向力，应能设定得很精准。拟定好的优化方案，包含径向力这一范畴的最优数值。永磁电机独有的优势，是功率密度拟定得很大，且不用配有励磁控制，适宜高速态势下的运转。电机关涉的转矩磁场，很难彻底规避掉涡流损耗。潜藏着的损耗，包含齿槽谐波、反电动势特性的谐波、绕组架构之中的电流谐波。嵌入定子槽附带着的悬浮绕组，与原初的磁场，凸显异步运行的倾向。应被注重的是，转子涡流耗费掉的损耗，远会超出永磁特性的电机。

结束语

永磁体配有的无轴承电机，应符合预设的极对数、磁场旋转情形之下的机械角度、旋转之中的电角速度。永磁型这样的电机，转子涡流关涉的损耗，包含异步态势下的运行耗费。齿槽谐波特有的涡流损耗，还是偏小的，可被忽略掉。定子范畴中的绕组极对数，凸显偏大情形下的涡流损耗。为规避惯常的热退磁，经过比对解析，采纳了优选得来的新颖结构。

参考文献：

[1]张涛.基于涡流损耗分析的永磁型无轴承电机优化[J].电机与控制学报，2012（10）.

[2]乔晓利.永磁型电主轴多频率振动的主动控制[J].中国机械工程，2014（02）.

[3]仇志坚.交替极永磁无轴承电机的直接悬浮力控制[J].电工技术学报，2011（09）.

[4]管晓文.永磁型无轴承电机悬浮力前馈控制系统研究[J].电气传动，2009（03）.

异步电机日常轴承检修方法 第7篇

异步电机是各种生产设备的主要动力装置,日常检修中其轴承的正确更换非常重要。小型异步电机轴承的更换显得容易些,但对于中心高在160mm机座以上的异步电机,由于拆下两端盖后的转子就直接放在定子铁芯上,因此抽出具有一定重量的转子时可能挤压定子线圈,甚至将其破坏,造成绝缘损坏。为此本文介绍了异步电机检修过程中轴承的更换等环节。

1 电机拆卸

负载侧采用滚柱轴承,非负载侧采用滚珠轴承或两端均采用滚珠轴承的异步电机拆卸流程如图1所示。

异步电机的轴承一般为滚动轴承,主要用于转速小于1 500r/min、功率在1 000kW以下,以及转速在1 000～3 000r/min、功率在500kW以下的中小型电机。其中,小型电机两端采用滚珠轴承;中型电机负载侧采用滚柱轴承,非负载侧采用滚珠轴承。下面介绍拆卸流程中需要注意的地方。

(1)拆电机的外部接线,并做好标记。首先应做好与三相电源相对应的标记,然后松开底脚螺钉将电机与传动机械分开,移动电机时要记录其地脚下面的垫片厚度和数量,以防电机落回原位重新调整垫片厚度和数量时出错。

(2)拆卸皮带轮或联轴器。用两脚卡子、三脚卡子或专用拉具慢慢拉出,有时需要先加一些液把手之类的润滑液在皮带轮或联轴器和电机轴之间的缝隙中,使之渗透润滑,便于拆卸;轴与轮配合较紧时,还需对轮或联轴器进行快速加热才能将其拆下;拉具用力时,合力必须沿轴线方向;对于轴中心较高的电机,为防止拆卸工具转动并保持平稳,可在其下垫上枕木。

(3)拆下轴承外盖,松开端盖的紧固螺钉,并在端盖与机座外壳的接缝处做好标记(前后两个端盖的标记不应相同),将卸下的大紧固螺钉拧入电机端盖上专门设置的螺孔中,再将端盖顶出(用力要对称均匀);若是无此螺孔的电机,则只能用扁铲和铁锤敲打端盖与接缝处,再用铜棒敲打,把端盖从机座上卸下。端盖较重时,应使用起重设备吊住端盖逐步卸下,此时须防止损坏电机端盖及端部线圈。对于小型电机,拆出前端盖后,后端盖和整条转子可直接取出,取出时注意不要损坏端部线圈。

(4)拆卸带有电刷的电机时,应将电刷自刷握中取出,拆下刷架。

(5)抽出转子之前,必须弄清转子是否有必要抽出。对于全封闭IP44(防护等级)以上的电机,若拆开端盖发现电机内部清洁、绕组无故障,则可不必抽出转子;对于IP23及以下的电机,若拆开端盖发现内部粉尘较大,定、转子需进行彻底检查与清洁,则有必要抽出转子。

(6)抽出转子时,注意不要碰伤线圈。转子重量不大时,可用手抽出,但要防止手滑而损伤定子绕组端部。转子重量较大时,则应使用起重设备吊住转子,在吊住转子之前还要加装假轴(钢管)套住转轴,目的是增加转轴长度;即先在转子轴两端套以起重用钢丝绳,用起重设备吊住转子,慢慢移出转子或移动电机使转子与定子分开,注意防止绕组损坏。为了不使钢管刮伤轴颈,应在钢管内衬一层厚纸板,可一次性抽出的转子抽出后应放在干净的托板或木枕上。对于不加装假轴或无法加装假轴的转子,需使用两次抽转子方法,即先用双钩抽转子,抽到一定长度后,将抽出部分放在与电机相当的高度上,定子内的部分则暂时支撑在定子铁芯上,然后再将转子吊走。

(7)用压缩空气吹净电机定、转子内部的灰尘,检查各部件的完整性,清洗油污、锈迹;在检修时,所有电机配件要分类摆放在干净的地方,并用清洁的布盖好,防止混乱及杂物、粉尘进入。

(8)拆卸清洗电机轴承及有关部件。由于拆卸电机轴承时会磨损配合表面,降低配合强度,因此不要轻易拆卸,必须判断轴承是否损坏、有无必要做粗清洗。检查时,用手盘动旋转轴承外圈,观察其转动是否灵活,如遇卡涩或过松现象,可用灯光仔细检查,观察滚道间、保持架及滚珠或滚珠表面有无锈迹、斑痕,并测量轴承径向间隙和轴向间隙,以决定是否需要更换。测量轴承径向间隙时参照表1数据,有压铅丝法和塞尺测量两种方法,这里介绍压铅丝法,即将轴承内圈固定,然后将事先压扁的保险丝(直径1～2mm,比轴承间隙稍大)塞入滚动体和滚道的间隙内,转动轴承外圈将保险丝压扁,再将保险丝从轴承内取出,用千分尺测量其平均厚度,结果即为轴承的径向间隙。测量轴承轴向间隙时,先将轴承内圈固定,用百分表测量轴承外圈端面,推动轴承外圈另一端面直至极端点,百分表显示的数值即为轴承轴向间隙(不大于0.03mm),为保证测量的准确性,可选多点取其平均值。拆卸电机轴承时,应选择大小适宜的拉具夹住轴承后,将轴承拉出,拉具脚应尽量紧扣轴承内圈,拉具顶端不得损坏转子轴端的中心孔。

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2 电机装配前准备

(1)电机装配步骤与拆卸时相反,安装前应检查各部件有无损伤,吹尘后的定、转子内外表面尘垢可用粘有酒精或汽油的棉布擦拭干净,清除电机内部异物,检查表面有无磨损。

(2)安装滚动轴承时,为了防止轴承内圈与轴颈、轴承外圈与端盖轴承座发生相对运动以及配合过紧,要求检查其配合公差,轴承内圈与轴需采用合适的过盈配合,这样可使轴承运动时受力均匀,保证其承载能力和寿命,满足生产检修周期的需求。

(3)由于轴承内圈与轴颈的配合是基孔制,轴承外圈与端盖轴承座的配合是基轴制,因此检查到配合尺寸不符合要求时,只能修正轴颈和端盖轴承座的尺寸。

(4)轴承的检查、清洗。测量轴承径向间隙和轴向间隙,达标后方可进行清洗。轴承清洗可利用高压蒸汽或高压风管,再用汽油冲洗。旧轴承的清洗可先用竹板条将轴承上的大部分润滑脂刮下再清洗,如果润滑脂结块,可用加热至70～80℃的中性洗涤剂刷洗(或用喷枪喷射冲洗),或用105℃热油冲洗。油加热时,务必注意现场安全,清理干净后再用汽油冲洗两遍,粗洗后再进行精洗,这时可转动轴承内外圈,检查转动是否灵活。对于全封闭180型轴承,出厂时已涂好润滑脂,故不必再进行清洗。新轴承必须进行清洗以去掉包装时的防锈油,常用的清洗方法有手工清洗、机械喷洗、蒸汽清洗等,现场使用最多的是手工清洗,几种常用的清洗溶剂及使用方法见表2。清洗后用压缩空气吹干,再仔细检查珠架和滚动体的缝隙是否残存油脂和污物,轴承内外表面有无锈斑、划痕、珠架变形、滚动体磨损;然后用手转动轴承外圈,检查转动是否灵活、平稳,声音是否正常,达标后方可使用。

3 电机装配

原采用热套装的轴承在装配时仍要采用热套配合,不要改用冷套配合,否则轴承在运行时会产生噪声、发热,缩短其使用寿命。

3.1 轴承冷装法

检查各结合面尺寸符合要求后再进行安装,冷套过程可根据套入过程的压紧力间接判断配合过盈量是否合适。配装前,先把内轴承盖涂好润滑脂套入轴内后再套装轴承,在轴颈上薄薄涂上一层机油便可着手装配轴承。采用铜棒打入的方法易使轴承内圈受力不均匀,原则上不允许采用;采用套铜打入轴承时,应保证轴承受力均匀,套铜可采用软金属或铜管制成,其内径比轴颈大2～3mm,厚度小于轴承内圈厚度,套铜与轴承内圈端面的接触应紧密,要求套铜清洁干净、无毛刺。

3.2 轴承热装法

因热套时不易发现配合过盈是否合适,故要求轴承配合前先仔细检查轴承与轴颈的配合尺寸。对于非密封轴承,先用清洗溶液进行清洗或在机油中煮5min左右去掉轴承防锈油,热套前将轴承加热至100℃左右(可在感应装置上加热或在机油中煮25min左右),当内圈涨大后迅速套入轴颈上,套入时要防止轴承碰撞反弹,待轴承冷却收缩后便可紧紧固定在轴颈上,装配时轴承带型号的一面应朝外。

轴承内要塞满润滑脂,由轴承的一端挤入,另一端挤出,使润滑脂填充在轴承内,轴承盖内腔所涂油量占轴承盖总容积的1/3～2/3。在领取和加润滑脂前,需再次清洁轴承和工具,设备擦拭干净,不用木制或纸制容器包装润滑脂。手工加脂直接用手涂抹或加注,操作前需清洁双手;加脂后,随手盖好润滑脂桶,以防止杂物、灰尘落入桶内。安装轴承端盖时,先检查端盖表面有无杂质,大端盖安装后,对齐内端盖与大端盖,可缓缓转动转轴让内端盖随之转动;当感觉到与内端盖螺丝对齐时停止转动,再将几个螺丝孔位都对齐,然后取出螺丝将外端盖装上;对齐螺丝孔位后,将外端盖均匀敲打入内,一边拧螺丝,一边转动转轴,直到各螺丝均匀拧紧,并且转子转动灵活。

4 结束语

每台异步电机在拆装、加润滑脂或更换轴承时都要记录,要求记录详细明了,以便为下次检修做参考。拆装检修后的电机要按照要求进行预防性试验,合格后方可带电运行。

参考文献

两种电机轴承润滑系统简述 第8篇

卧式水轮发电机配贯流式水轮机或混流式水轮机,其机组转动部分必须有一个既能够承受轴向正、反水推力,又能够同时承受径向负荷的轴承。该轴承一般安置在发电机轴伸端,以起对机组转动部分的支承及承受正、反向水推力的作用,其轴承由于不同于立式机组,润滑条件较差,因此其润滑循环系统设计的好坏是保证整个机组能否正常运行的一个关键[1]。

本文通过两种较为成功的实例,介绍一些方法以供同行参考。

2 供油基本原理和特点

这两个实例分别是笔者所在公司为甘肃省杜家湾电站设计、生产的与轴伸贯流式水轮机配套的SFW1600-32/2150水轮发电机和为四川省某电力开发有限公司设计、生产的与混流式水轮机配套的SFW5000-6/1730水轮发电机。前者通过法兰与水轮机转轴相连接,后者为二支点结构,即水轮机转轮直接套装在发电机转轴上,两者都是由轴伸端轴承承受水推力和一端转动部件的重量,而另一端轴承则没有承受水推力,只承受另一端转动部件的重量,即另一端的径向载荷。这两种发电机均采用稀油站外加重力油箱供油的润滑循环系统,其供油原理示意图如图1所示。

从图1可知润滑油通过稀油站油泵将油提升上重力油箱,然后再通过油箱供油给发电机轴承,最后再由发电机轴承返回稀油站,在稀油站中将油冷却至发电机轴承润滑所需的油温后再供给发电机润滑,如此循环往复。

在整个系统中,重力油箱应保证在系统正常工作时,其油位处在最低油位时仍存有保证发电机轴承正常工作8~10分钟的油量,以保证发电机在整个油站故障时仍能安全停机。同时在油箱中装设了液位信号器,用于液位控制,该液位信号器共设有4个控制点,各个点的作用分别是:一个是当油位处于最低油位时起报警和控制主机停机的作用;一个是在次低油位时控制稀油站备用油泵工作,此时为双泵工作;一个是在油位低时控制稀油站工作油泵工作,此时为单泵工作;最后一个是当油位处于最高油位时控制稀油站工作油泵停止工作。稀油站的选用通常都是选择公称流量比发电机所需油量大一些,留有一定裕量,以保证发电机的正常工作。此外稀油站油箱的容积应考虑到停机时可能出现的重力油箱中的油和油管中的油返回到稀油站中的状况,在此情况下应能容得下这些油,不要发生溢油现象。另外稀油站的安装要注意其回油口应比发电机轴承出油口低一些,以保证回油顺畅,这点非常重要,在有的电站中就曾发生过因稀油站安过高而造成回油不畅的情况。

在系统中径向推力座式轴承内部的润滑循环系统更是一个关键,它是关系到整个设计的成败问题,轴承内部要考虑到三个部位的供油,一个是径向滑动轴承,一个是正向推力轴承,一个是反向推力轴承,各个部位的油量要根据各自工作状态合理分配,下面着重介绍两个已运行的径向推力座式轴承内部的油路特点。

3 轴承内部供油方式

在杜家湾电站的设计中,由于其机组转速较低,只有187.5r/min,而机组的正、反向推力却很大,正向推力为22.8t、反向推力为34.2t,因而对轴承的动压油膜的形成极为不利,其轴承除了本身润滑计算各种参数要达到要求外,供油的路径和方式也非常重要。作为外循环供油,过去很多采用从轴承盖上钻孔供油的方式,但因每拆开一次轴承盖都要断开外接的供油管路,这种方式会给机组的调试带来诸多不便,为此决定采用新的方案,首先从轴承座上钻一个深孔至轴承体,然后再从轴承体中间加工出一道环形的油沟,最后再通过油沟这个枢纽,向各个部位供油,通过油沟上多个供油孔实现油的分配,其轴承结构见图2。

对于径向滑动轴承,由于其所需油量在整个轴承中所占比例较少,因而只在其顶部开一个直径只有18mm的不大的供油孔,如图2所示。而对于反向推力瓦,虽然其推力比正向推力瓦大得多,但考虑到其在电机正常工作状态下并没有摩擦,而是仅仅在机组特殊情况下(如停机时)才起作用,时间非常短,发热量不大,所以只在朝向反向推力瓦镜面的地方开一个油孔对其供油,位置如图2所示。同时在轴承的反向推力瓦上加了一个油罩,并且在油罩的上方开了一个长方形的出油口,这样既保证了油罩内保持着较高的油位,又使其热油能从该孔排出。对于正向推力轴承,由于工作时轴承长期承受水推力作用,轴承损耗较大,因而其所需油量较大,为此在正向推力瓦的上半部分,油沟往正向推力瓦的方向将其余供油孔都安排向正向推力瓦供油,在推力瓦与推力瓦之间开了4个供油孔,其孔的大小根据润滑计算所需油量决定,因润滑油都是从瓦的背面喷出,因而为了保证轴承摩擦面的供油,也跟反向推力瓦一样加上了一个油罩,排油也跟反向油罩相同,有了前、后两个油罩,使其油罩里始终保持着几乎饱满的油量,从而使轴承保持着良好的润滑状态,其状态几乎接近立式机组的油槽储油润滑,润滑效果非常理想。下面是一组电站发电机在额定运行工况下轴承的有关数据,推力轴承有两个测温点,一个测温点温度是42.8℃,另一个测温点温度是39.8℃,径向滑动轴承温度是42.1℃,从其实际运行数据可看出轴承温度都很低,完全达到国家标准规定的用埋置检温计法测量,推力轴承巴氏合金瓦的最高温度应不超过75℃,座式滑动轴承巴氏合金瓦应不超过80℃的标准,效果很好。

第二个轴承用于本厂生产的SFW5000-6/1730水轮发电机,该发电机与混流式水轮机相配套,正常工作时其承受水推力的方向刚好与上例的轴伸贯流式机组相反。此外,该机组的另一个特点是高转速、大推力,转速达1000r/min,推力达17.1t,在确定轴承的有关参数之后,通过润滑计算,仅正向推力轴承的损耗就高达24.4kW。因而在轴承的损耗较大的情况下,为了确保推力轴承正常工作,在该供油系统中,除了保持稀油站外加重力油箱供油这种形式之外,在轴承内部,采用了与第一种轴承不同的方式,结构上作了较大的改变。首先因其受力方向相反,因而其正、反向推力轴承要反过来布置,在将油引入导油沟之后,对于推力瓦的润滑采用了与上不同的另一种方法,去掉了前、后正、反向推力轴承的油罩,然后通过油管将导油沟的油引到各块正向推力瓦,其供油结构示意图见图3,供油的方向如图箭头所示。

在各块正向推力瓦的进油口处装设了喷油管,喷油管上制作了多个喷油孔,将喷油孔对准推力瓦与推力镜板摩擦面的进油口处,利用机组的高速旋转将油带进摩擦面,形成油膜。由于是通过油管直接供油给轴瓦,在没有油罩的情况下,热油很快就通过瓦与瓦之间的间隙排走了,减少了上一块瓦热油对下一块瓦供油的影响,这样既保证了每一块推力瓦供油温度的一致,又使轴承能够得到充分的润滑。而反向推力瓦的供油主要依靠径向滑动轴承的润滑油在回油时进行冷却,正常工作时,反向推力瓦与反向推力镜板之间的间隙也是径向滑动轴承排热油的一个途径,在有反推力作用时,这些油又起到润滑的作用,因其作用时间非常短,这些油已足够保证反向推力瓦正常工作,确保机组在有反向推力作用时一切正常。从电站机组的运行情况看,在环境温度为12℃、发电机满载的情况下,正向推力轴承温度只有37℃,径向滑动轴承温度为28℃。

4 结论

以上两种轴承润滑系统通过实际运行都达到了很好的效果,轴承温度都不高,用户非常满意。目前,我国的水力资源开发正蓬勃发展,贯流式和混流式机组的应用将越来越广,因而将此两种方式介绍给大家,希望能为大家以后的工作提供一点有益的帮助。

参考文献

初轧大电机液体静压轴承分析 第9篇

关键词：静压轴承,浮起量,分析计算

包钢初轧大电机是从西德西门子公司引进的5000KW电机, 具有先进的技术性能。初轧大电机在生产运转过程中, 要完成频繁的起动、制动、加速、减速、换向等任务, 为了保证电机正常工作, 电机转子轴采用了具有高精度、高效率、高承载能力的液体静压轴承。轧机在运转过程中, 转子轴和轴瓦之间实现了理想的液体摩擦, 延长了电机的工作寿命, 节省了大量的动力能耗。但是, 由于电机设备先进, 工作系统复杂, 有些技术上的问题没有很好地了解和掌握, 加之维护保养不当, 电机在使用中经常出现一些具体问题, 静压轴承的润滑就是其中之一。

1 液体静压轴承的构造及工作原理

1) 构造:液体静压轴承主要由轴承座、轴瓦、润滑装置和密封装置组成。初轧大电机用定量油式液体静压轴承, 其轴承座由钢板焊接而成, 轴承分上轴瓦和下轴瓦, 下轴瓦上设有两个高压油腔。

2) 工作原理:液体静压轴承是靠供油系统将油送到下轴瓦上的油腔内。在开始建立油腔压力时, 由于电机转子轴的自重和载荷作用, 轴与轴瓦互相贴合, 无间隙。随着供油压力的增大, 转子轴在高压油作用下悬浮在油液中保持平衡, 实现了静压托起。由于轧机频繁启动、制动、换向等执行一系列机械运动, 所以供油系统始终不停止工作, 油腔压力的变化靠通往油腔油路上设置的节流器进行调节。由于节流器的调压作用, 使油腔压力Pe随载荷的变化而自动调节, 保持油腔压力与载荷平衡, 轧机正常工作。

2 液体静压轴承的特点

特点:

1) 速度范围宽轴承的承载能力决定于轴承的结构尺寸和外界所供给的润滑油压力或流量, 而受滑动表面相对速度的影响较小, 即使在极低的速度或静止状态下也能正常工作。克服了动压滑动轴承的缺点, 即避免了轴承在启动或制动过程中因速度变化, 不能迅速形成油膜, 而使轴与轴瓦之间的金属表面直接接触产生的摩擦。

2) 承载能力大合理选择轴承有效承载面积和节流器形式, 能达到很大的承载能力和油膜刚度。

3) 运动精度高轴与轴瓦之间由于被一层薄薄的油墨隔开, 因此两相对滑动面本身的制造误差对运动精度的影响被减小, 即运动精度比两相对滑动面的制造误差高很多, 这个效应称油膜均化效应。

4) 抗振性能好油膜具有良好的吸振作用, 因此能使滑动件运转平稳, 噪声小。

5) 使用寿命长液体静压轴承在液体摩擦状态下工作, 两相对滑动面不直接接触, 因而磨损小, 寿命长, 启动功率消耗小。

液体静压轴承的缺点是需要一套液压供油系统, 设备维修技术和润滑油过滤精度要求较高。

2.1大电机静压轴承油腔压力Pe

大电机静压轴承主要支承电机转子的自重、偏心质量引起的旋转不平衡离心力和由于气隙不均匀所引起的不平衡电磁力。

图中:W1BM1电机转子轴在1#瓦和2#瓦之间的重量;W2BM1电机转子轴在2#瓦左边外伸部分和联轴器连接部分的重量;W3中间轴在2#瓦和3#瓦之间的重量;W4半联轴器在连接部分的重量;W5BM2电机转子轴的重量;W6BM2电机转子轴上半联轴器的重量;F11#瓦上的负荷;F22#瓦上的负荷;F33#瓦上的负荷;F44#瓦上的负荷;F55#瓦上的负荷。

油腔压力Pe可以根据下列公式计算:

式中:b油腔宽度;l油腔长度;φ1油腔周向边界位置;φ2轴瓦周向边界位置。

当不考虑偏心质量引起的旋转不平衡离心力, 并认为气隙为均等时, 大电机各轴承的负荷和油腔的压力的计算结果见表。

计算所得油腔压力Pe与扎机压力表值相近, 说明油腔压力计算符合原设计。

3 大电机静压轴承的供油润滑系统

大电机的每个静压轴承都有一个单独的供油系统, 它设置在轴承座下部, 供油系统是静压轴承系统中一个重要部分, 对它的基本要求是:1) 在工作温度范围内, 能保证供给所需压力或流量的润滑油;2) 能确保润滑油清洁, 使轴承正常运转;3) 有安全保护措施, 以免某些偶然因素造成断油而使轴承损坏;4) 有利于系统散热和控制温升;5) 宜结构紧凑, 占地面积小。

供油系统的工作原理:油泵将油打出, 由溢流阀设定系统压力, 通过管路滤油器过滤后, 由节流器进入油腔, 将转子轴浮起, 实现静压润滑。为防止系统压力下降而导致故障, 在系统中设置了压力继电器, 当系统由于某些原因眼里降至设定值时, 压力继电器发出信号。

4 结论

通过以上理论分析与现场实测数据进行比较表明;只要静压轴承供油润滑系统工作正常, 大电机转子轴与轴瓦之间就能实现理想的液体摩擦, 保证初轧机主精度、高效率地正常运转。

因此, 静压轴承的理论分析, 为各种静压轴承在实际应用中的润滑问题提供了可靠的依据。

参考文献

[1][西德]O.R.朗格W.斯泰因希尔珀编著, 王成寿等翻译.滑动轴承.机械工业出版社出版.

[2]冶金设备管理与维修 (润滑专辑) , 1988.

电机轴承 第10篇

电机滚动轴承是电机最精密部件, 其运行状态直接影响电机性能和寿命, 一旦轴承发生故障, 轻则影响电机正常运行, 重则导致生产装置停工, 经济损失巨大。因此, 能及时发现并排除轴承故障意义重大。电机通常需要定期检修, 以避免发生严重事故 (尤其是高压电机) , 但在实际检修过程中发现, 一些电机的轴承状态良好却因定期检修而被更换报废, 而另外一些未达到设计寿命的轴承却已经出现故障, 这样势必造成浪费或者严重机械故障。因此, 开展电机轴承的状态监测和故障诊断, 做好电机预知维修, 更有利于检修和更换轴承的计划性, 减少事故发生, 延长运行周期, 对于最大限度的发挥轴承工作能力, 具有实际意义。电机轴承故障诊断有多种方法, 利用艾默生公司CSI2130机械状态分析仪的Peakvue技术, 对滚动轴承故障进行诊断是一种简便方法。

1 Peakvue技术简介

Peakvue是艾默生公司针对滚动轴承和齿轮故障诊断开发的一种全新诊断技术, 是一种捕捉给定时间间隔里时域波形峰值的振动信号分析方法。应用Peakvue技术可以发觉机械振动异常信号, 尤其是初期潜在而细微的异常信号。当出现金属对金属的撞击时, 会产生应力波。早期的疲劳剥落、齿轮和轴承缺陷、摩擦磨损和冲击等都会产生应力波。Peakvue正是通过采集和监测这些短暂的应力波, 获得其峰值及出现周期, 并转换频谱进行分析。电机故障类型最常见的是轴承故障, 利用Peakvue技术采集的频谱和波形就能够反映轴承故障的原因和严重程度。因此, Peakvue技术比普通振动分析更容易判断轴承等故障, 其信号处理过程如下。

(1) 高通滤波。在通常采集到的频谱图中, 高频冲击所产生的小幅值信号会湮没在由不对中、不平衡、松动和叶片通过频率等产生的幅值较高的低频信号中, 这部分被湮没的信息是判断设备早期故障的重要依据。为此根据设备的不同转速以及被测试设备的不同类型选取不同频宽的滤波器, 可以将高频时域波形信号拿出来单独处理。

应力波是短时的瞬态事件, 特点是分布频带宽。加速度传感器获得的冲击信号要进行高通滤波 (1 k Hz以上) , 把冲击引起的特征振动与诱发的常规振动信号分离开, 如图1a、b所示。

(2) 包络检波处理。将通过带通滤波器的时域波形信号通过包络检波器, 提取周期性信号。图1中b~d解释了包络检波对时域波形的处理过程, 通过包络检波后周期性的高频小幅值冲击信号被提取出来, 这些信号通常是由轴承早期故障、电机转条故障、转子摩擦和轴承润滑不良等原因造成。

(3) 高速采样处理, 得到峰值波形。对峰值波形采样并进行傅立叶变换 (FFT) 处理, 得到Peakvue波形和频谱。

相比其他检测方法, Peakvue技术具有以下优点: (1) 直接拾取金属冲击造成的冲击脉冲 (峰值) , 真实反映冲击大小。 (2) 数字高频采样, 不受采样定律限制。 (3) 有针对性地测试应力波信号, 例如疲劳裂缝、摩擦、磨损或故障早期的冲击, 运用Peakvue技术可测量频率并同时获得准确的幅值。 (4) 不仅故障得到预先的警告, 而且故障严重程度也可以进行趋势测量。 (5) Peakvue提供早期准确的检测, 更加利于检修和更换轴承的计划性, 降低电机故障率, 减少检修次数, 从而降低检修成本, 使设备达到长周期运行。

2 滚动轴承故障振动信号特性

滚动轴承常见的失效方式主要有磨损、疲劳、腐蚀、压痕和胶合失效等。当轴承的工作表面出现局部缺陷时, 就会以一定的通过频率产生一系列的宽频带冲击, 称为轴承的故障频率, 实际的滚动轴承故障振动监测就是检测该频率。相关计算公式: (1) 保持架故障频率。FTF= (N/2) [1- (d/D) cosφ]。 (2) 滚动体旋转故障频率。BSF= (N/2) (D/d) {1-[ (d/D) cosφ]2}。 (3) 外环故障频率。BPFO= (N/2) n[1- (d/D) cosφ]。 (4) 内环故障频率。BPFI= (N/2) n[1+ (d/D) cosφ]。其中, d为滚动体直径;D是滚动轴承平均直径 (滚动体中心处直径) ;φ为径向方向接触角;n为滚动体数目;N是轴转速。滚动轴承的故障特征频率一般处于低频, 是进行故障诊断的重要信息特征之一。另外, 轴承发生故障时产生的冲击还会激发轴承元件按其固有频率进行振动, 其频率较高, 一般在1 k Hz以上。

3 典型案例

3.1 炼油厂24单元P-1/1电机轴承故障分析

(1) 设备概况及诊断分析。2014年5月, 对炼油厂24单元P-1/1电机 (型号BIO292-2、功率75 k W、转速2985 r/min、前后轴承型号6317) 进行检测巡检过程中发现, 电机轴承杂音大, 检测中有明显冲击, 各测点振动值见表1。

(2) 采用Peakvue振动趋势图分析。从图2看出, 5月的振动较大, 分析1~4月历史数据趋势图, 一直呈阶梯上升发展趋势, 其中4月中旬上升明显, 上升到11.46 g。此时可以发现轴承出现故障。

(3) 利用Peakvue频谱图以及时域波形图进一步诊断。由Peakvue频谱图 (图3) 可以看出, 电机轴伸端轴承外圈故障频率153 Hz及其谐波, 同时在Peakvue时域波形图 (图4) 中可直观看到冲击幅值达到11.46 g。该电机使用6317轴承 (轴承参数:滚道节径155 mm、滚动体直径25 mm、滚珠个数8个、内径85 mm、外径180 mm、接触角0°) , 根据外环故障频率公式, 当输入轴转速为2970 r/min时, 该轴承故障频率为153.07 Hz, 可以判断出电机轴伸端、自由端轴承均出现外圈故障, 并且电机轴伸端轴承故障严重程度大于自由端轴承, 可能是外圈的金属疲劳剥落, 建议车间及时检修。

(4) 拆检情况和处理结果。5月15日, 检修人员对该电机及时进行大修, 拆检发现, 自由端轴承有轻微磨损, 润滑脂未变色, 轴伸端轴承外圈磨损严重 (图5) 。检修后, 对该电机继续进行跟踪监测, 在Peakvue振动趋势图中可明显看到振动趋势下降到正常范围, 通过Peakvue频谱分析 (图6) , 已不存在轴承故障频率, 再经Peakvue时域波形分析 (图7) , 显示Peakvue数值最大值<0.5 g, 在正常范围内, 判定该电机运行良好, 轴承故障排除。

3.2 炼油厂300万吨/年重催P-206/2电机轴承松动故障分析

2014年3月, 对炼油厂年产300万吨装置的重催P-206/2电机 (型号YA400S2-2W、容量220 k W、转速2982 r/min、轴承型号:轴伸端NU217+6217、后端NU217) 进行日常巡检时发现, 该电机振动和噪声逐渐增大。随后对电机两端进行振动信号的采样, 并进行故障分析。

(1) 采用Peakvue振动趋势图分析。通过分析 (图8) 以及1~3月历史数据趋势图, Peakvue振动幅值呈波浪形, 有高有低, 但是整体呈现上升发展趋势, 尤其3月Peakvue振动幅值上升明显达到7 g, 此时应注意可能存在轴承故障。

(2) 利用Peakvue频谱图以及时域波形图进一步诊断。从电机自由端Peakvue频谱 (图9) 来看, 最为突出的是频谱中出现的一个非同步频率487.11 Hz和该频率的高次谐波, 对照内环故障频率公式, 可计算出该487.11 Hz的频率就是NU217轴承内环的故障频率, 这样可推断出轴承内环存在故障, 幅值达到7 g (图10) , 同时, 更应该注意到轴承内圈频率两边出现了转速频率边带, 表明轴承内圈故障可能向严重的趋势发展。

(3) 利用速度频谱图以及加速度时域波形图诊断分析。从电机自由端速度频谱 (图11) 可以看到, 以较高的1×转频振动为主导, 伴有谐波, 但是谐频的幅值与工频的幅值相差非常大。再从电机自由端加速度波形图 (图12) 中可以看到明显的冲击形态, 由此判断可能有跑套迹象。

为进一步确认轴承松动故障, 又对电机自由端轴承位置处的温度进行了红外线测量, 显示温度接近90℃, 说明轴承处于非正常状态, 很有可能就是轴承松动跑套, 导致温度上升。根据振动分析再结合以上现场实际情况, 判断电机自由端轴承有松动跑套现象, 建议车间尽快对该电机进行检修。

(4) 拆检情况和处理结果。车间当天就对该电机进行了紧急检修。从拆卸现场可以看到电机自由侧轴承内圈有一定的磨损现象, 测量转轴轴承挡85 mm, 超出了轴承内圈与转轴配合的公差范围, 确实存在轴承内圈与转轴配合松动, 造成轴承内圈与转轴发生相对位移, 对转轴轴承挡有一定磨损 (图13) 。

对转轴自由端轴承挡进行堆焊加工处理, 更换两端轴承、润滑油, 回装试车, 同时对该电机进行跟踪监测, 在Peakvue振动趋势图中可明显看到振动趋势下降到正常范围, 再通过Peakvue频谱 (图14) 分析, 已经不存在轴承故障频率, Peakvue时域波形 (图15) 中Peakvue数值最大值<2.6 g, 在正常范围内。同时波形中也无明显的冲击, 判定该电机运行良好, 故障排除。

4 总结

Peak Vue技术能发现常规频谱不能发现的滚动轴承故障, 波形反应的是真实冲击。通过长期监测总结, 对于转速为1490 r/min和2990 r/min的转动设备来说, 滚动轴承Peakvue波形的冲击幅值约30 g, 就能用肉眼观察到明显轴承故障。当故障趋于严重时, 小的剥落缺陷发展变大, 冲击幅值反而会减小, 普通速度频谱上将会出现轴承故障频率。通过趋势变化和频谱分析相结合的方法, 可以取得较好效果。至于如何判断轴承故障检修的最佳时机, 则还需要长期实践工作经验积累。

摘要：CSl2130机械状态分析仪的Peakvue技术原理。结合具体实例, 阐述Peakvue技术诊断分析电机滚动轴承故障的主要过程。

关键词：电机,滚动轴承,Peakvue技术,故障诊断

参考文献

[1]钟秉林, 黄仁.机械故障诊断学[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[2]马金山.机电系统的滚动轴承故障诊断方法研究[D].太原:太原理工大学, 2005, 6-10.

[3]陈长征, 胡立新, 周勃, 等.设备振动分析与故障诊断技术[M].北京:科学出版社, 2007, 285, 312.

电机轴承润滑脂的正确选用 第11篇

随着化工企业对设备连续运行的需要, 电动机能够长周期安全平稳运行成为一个企业创造效益、提高行业竞争力的重要因素, 甚至关系到企业的生存与发展。电机轴承故障的40%由润滑不良导致, 提高润滑质量可以提高轴承寿命2-5倍。滚动轴承的70%使用润滑脂来润滑。因此, 正确选择润滑脂其重要性不容忽视。

二、电机轴承润滑脂工作原理及性能要求

(1) 、工作原理

电机转动时, 润滑脂内的三维纤维网状结构经过剪切作用在滚动体、轴承座和轴承座圈上形成的一层油膜而起到润滑作用。随着不断的剪切作用析出润滑脂并在轴承盖的空腔内不断地循环流动, 轴承温度得到冷却并趋近于一个平衡值。

(2) 、性能要求

首先, 应具备适应南北方、室内外、昼夜温差性能;润滑性、抗磨性、抗氧化性、流动性好, 润滑脂本身不含有固形物, 在-25～120℃时, 起动力矩小、运转力矩低、耗能少、温升低;其次, 应具有防水、防锈、防腐蚀性和绝缘性, 可适用于苛刻的工作环境;同时, 具有良好的减振作用, 降低噪声、保护环境, 并且寿命长。

三、轴承润滑脂选择原则

正确选用润滑脂主要考虑其在减摩、防护、密封等方面所发挥的作用。保证设备处于良好润滑状态, 防止设备损坏, 延长操作周期, 减少维修工作量, 降低润滑脂消耗和生产成本的重要措施。

3.1、滑动轴承润滑脂

润滑脂应具有良好的粘附性;对于潮湿或淋水的环境应选用防水性好的钙基、铝基或锂基润滑脂;高温环境里, 润滑脂的最高允许温度应满足工作要求;大负荷、低转速时应选用锥入度小的润滑脂, 高转速时还应考虑机械安定性好、粘度低等特性。

3.2、滚动轴承润滑脂

(1) 工作温度润滑点的工作温度超过润滑脂上限后, 温度每升高10～15℃, 润滑脂寿命减少1/2, 当润滑脂基础油损失50～60%时, 润滑脂润滑能力丧失。所以, 高温时应考虑抗氧化性好、热蒸发损失小、滴点高等因素。

(2) 速度根据经验, 转速为20000r/min的主轴, 选用球轴承, 脂的锥入度为220～250;转速为10000r/min时, 脂的锥入度为175～205;转速为1000r/min时, 脂的锥入度在245～295范围内。

(3) 负荷高负荷采用粘度、抗磨性、极压性、稠化剂含量高的润滑脂;中、低负荷采用中等粘度、短纤维润滑脂。

(4) 环境根据不同的工作条件选择适宜的润滑脂, 比如防水、防尘、防锈、防化学介质等。

(5) 填充量一般填充至容积的1/3～1/2, 低转速轴承可填充至2/3以上。

除此之外, 还应该考虑润滑脂的经济性。

3.3、利用设备运转速度选择润滑脂

润滑脂的选用受轴承转速限制。滚动轴承的速度因数极限为350000, 滑动轴承的速度极限为5m/s, 云华齿轮的速度极限为10m/s, 润滑涡轮的速度极限为5m/s。当设备运转速度超过极限时, 不宜采用润滑脂进行润滑。

3.4、利用设备运转负荷选择润滑脂

根据设备运转负荷来选择润滑脂。对中负荷和高负荷的运转设备应该选择极压型润滑脂产品进行润滑, 否则会损伤设备。

四、润滑脂的品种与应用

国内轴承润滑脂市场包含众多品牌, 产品主要有SKF公司系列产品、长城系列润滑脂、壳牌AvaniaRLQ2、美孚HP222、美孚MoBulux2、雪佛龙SRI2、日本协同、重庆一坪7014、7019等产品。该表 (表2-3) 根据设备的工作条件和润滑脂的使用特性, 同时结合轴承的速度指数、负荷比等列举了国内外几种润滑脂。

五、结束语

注:Ka-轴承系数, 深沟球轴承、角接触滚珠轴承Ka=1;锥形轴承、滚针轴承、球型轴承Ka=2;轴向负荷圆柱滚子轴承Ka=3;N-转速, r/min;dm-轴承名称直径, dm=D+d/2, D为轴承外径, d为轴承内径, mm;

注:Pr-轴承径向负荷, KN;P-轴瓦所受负荷, KN;B-轴瓦宽度, mm;C-轴承额定动态负荷, kN;d-轴瓦内径, mm。

注:Y-可以选用, N-不能选用, T-推荐选用

轴承的良好润滑是电机安全、平稳运行的重要保证之一, , 应根据电机的运转速度、运转负荷、工作环境等因素, 选择恰当、合理的润滑脂, 不但增加了轴承的使用寿命又起到了抗磨损、防腐蚀、降低噪声等效果, 保证设备长周期、可靠、经济运行。

参考文献

【1】朱廷彬·润滑脂技术大全·中国石化出版社, 2009

【2】陈国志·轴承润滑脂的使用·哈尔滨轴承, 2004