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电机轴承发热损毁的原因是什么?

  生产中经常会遇到滚动轴承“发烧”的情况,如果缘由分析不清楚、处理不及时、措施不妥当,往往会事倍功半,甚至会造成轴承烧坏、减速机打齿等恶性事故。下面结合笔者在生产调试过程中遇到的几则典型案例,分别针对设计、安装、润滑、装配等环节存在的具体问题做多元化的分析总结,供大家参考。

  ZB公司的1号窑窑头过剩风机在03年(投产初期)曾经发生多次轴承烧坏事故,后经现场排查,发现轴承座的油标设计有问题。当油位在油标下刻线的时候,实际测量,轴承的最低一排滚珠刚刚接触到油面,只有当油位显示在上刻度线的情况下,才能满足运转需要。当油位接近下刻线时润滑状况恶化,起初是轴承温度缓慢升高,现场人员对于轴承发烧报警并没引起足够重视,温升一旦达到某些特定的程度便会在非常短的时间内急剧升高而烧坏轴承。所以油标标示不正确会给巡检维护人员造成误导。查清原因后,重新划定了加油标准线。

  还有一个例子是CL公司的回转窑减速机高速轴轴承,开机后仅2~3个小时轴承就突然冒烟了。事后分析这一事故的原因是高速轴轴承座内回油孔太低,油管过来的油大多数直接从回油孔流进减速箱了。调整了回油孔的角度,使轴承座内保持一定的油

  由于润滑管理不严格,加油换油过程中容器较脏或者管路焊接酸洗不规范,造成焊渣铁锈等杂物进入油管、进而堵塞油孔的情况,在前期工程中比较多见。

  比如ZB公司的生料磨减速机因为油路被堵烧轴承,TH公司的水泥磨减速机同样是油路被棉纱堵塞造成轴承长期高温等。特别提出的是TH公司减速机高速轴轴承检查油量时,始终看不清高速轴承里到底能够加进多少油去,等彻底拆除油管用高压空气清吹后,才发现里面堵了两根细棉绳!另外,TH公司在更换减速机轴承的过程中,还发现轴承偏心套进油孔太细(偏心套的油孔可以比轴承自身的油孔直径大一个规格),因此将油孔进行了扩孔处理。

  由于硬齿面减速机各部位的轴承普遍采用稀油站强制润滑,各润滑点油管为并联关系,从总的上油量和回油量观察时很难发现个别油管的堵塞现象,因此有经验的维护人员会仔细检查每根油管的温度情况,根据油管的温差判断油路是否畅通。一般不过油的油管温度较其它管路偏低。

  PY公司的巡检人员就曾发现窑中减速机高速轴油管温度低并最终确认油管堵塞的严重隐患,从而避免了一次重大事故。

  滚动轴承使用的润滑油(或润滑脂)都有一定的工作时候的温度,当温度过高、轴承座内进水、进灰时就会发生严重氧化、乳化等变质,从而失去润滑作用,使轴承因高温而烧损。另外,润滑油(或润滑脂)本身质地不良或运行中加油(脂)不及时,也是常见现象,比如皮带机托辊轴承进雨水、回转下料器轴承和富勒泵轴承进煤粉或生料粉,都会造成轴承温度上升或产生异声。

  特别是夏季生产,此问题尤其普遍,个别厂家不惜加大或并串联冷却器来加强冷却效果。因为高温风机冷却器结垢严重,轴承温度过高频繁报警的情况在各分公司都曾遇到。比较有效的解决的方法是每年入夏之前对冷却器进行酸洗除垢。

  这种情况在大型风机和破碎机等长轴类设备上较容易发生,这也是设备设计制造和安装修东西的人非常容易忽略的环节。典型案例CX公司的回转窑后排风机,投产初期曾出现风机自由端轴承剧烈发热现象,因为工况状态下转子主轴热膨胀后与轴承端盖发生剧烈摩擦,很短的时间内所产生的高温就将轴承座端盖和转子主轴端面融焊在一起。所以新风机安装验收时要注意核算自由端的轴承轴向间隙是否能满足工况条件的膨胀量要求。

  需要说明的是,在夏季安装时还应该要考虑设备在冬季时的收缩量,这一点对于北方地区尤其要注意。一般讲北方寒冷地区冬夏两季的环境温差最大能达到80℃,如果长度是3m的轴在夏天安装,冬天的最大收缩量(停机时)就能接近3mm。

  轴承安装歪斜,会造成滚珠不在轴承滚道的正确位置滚动,甚至引起较大的滚珠端面与轴承座内座圈和外座圈挡台的轴向力,造成轴承过热。轴承不正的情况排查起来比较费功夫,LY公司的石灰石破碎机轴承发热即是这样的一种情况,解决办法是将百分表吸在轴上,表针打在轴承外圈端面,检查一周端面跳动,一般端面跳动值控制在0.05以内。也可以用塞尺直接检查轴承左右侧面的游隙。

  轴承内孔与轴的配合采用基孔制,轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下轴与轴承内座圈,采用j5,js5,js6,k5,k6,m6配合,轴承座孔与轴承外座圈采用j6,j7配合。旋转的座圈,一般会用过盈配合,能在负荷作用下避免座圈在轴径和轴承座孔的配合表面上发生滚动和滑动。

  但有时由于轴径和轴承座孔的尺寸测量不精确或配合面粗糙度未达到规定要求,造成过大的过盈配合,使轴承座圈受到很大挤压,因此导致轴承本身的径向间隙减少,使轴承转动困难、发热,磨损加剧或卡死,严重时会造成轴承内外座圈在安装时开裂。不旋转座圈常采用间隙或过盈不大的配合,这样不旋转座圈就非常有可能产生微小的爬动,而使座圈与滚动体的接触面不断更换,座圈滚道磨损均匀。同时也可以消除轴因热伸长而使轴承中滚动体发生轴向卡住的现象。但过大的间隙配合,会使不旋转座圈随滚动体一同转动,致使轴(或轴承座孔)与内座圈(或外座圈)发生严重磨损,而出现摩擦使轴承发热、振动。

  TH公司的水泥磨减速机在更换新轴承后仅运转两个多小时就又被烧坏,起初是因为用于固定轴承的偏心套与轴承外座圈之间间隙太大造成了减速机震动,维修时在偏心套内表面砸了许多麻点,同时又涂抹了固齿胶,造成轴承外座圈无法产生轴向位移,从而不能够满足轴的膨胀要求而被烧坏。

  轴承和轴径或轴承座孔的过盈较小时,多采用压入法装配。最简单的方法是利用铜棒和手锤,按一定的顺序对称地敲打轴承带过盈配合的座圈,使轴承顺利压入。另外,也可用软金属制的套管借手锤打入或压力机压入。若操作不当,则会使座圈变形开裂,或者手锤打在非过盈配合的座圈上,则会使滚道和滚动体产生压痕或轴承间接被破坏。

  滚动轴承在装配时,若其与轴径的过盈较大,一般都会采用热装法装配。即将轴承放入盛有机油的油桶中,机油桶外部用热水或火焰加热,工艺技术要求加热的油温控制在80℃~90℃,正常情况下不会超过100℃,最多不会超过120℃。轴承加热后迅速取出套装在轴颈上。若温度控制不当造成加热温度过高,则会使轴承产生回火而致硬度降低,运行中轴承就易磨损、剥落、温升过快甚至开裂。

  需要注意的是,用油“煮”轴承时,轴承应平放在油桶内,并且在轴承与筒底之间垫一件高度约50mm的木块或钢筋支架,加温时配合红外线测温仪或温度计控制油温。由于油浴加热方法对于轴承膨胀量的测量和温度控制和安装等环节都不方便,建议采用电磁感应加热器更为妥当。

  滚动轴承的间隙分为径向间隙和轴向间隙,其功用是保证滚动体的正常运转和润滑以及补偿热伸长。

  对于间隙可调整的轴承而言,因其轴向间隙和径向间隙之间有正比例的关系,所以安装是只要调整好轴向间隙就可获得所需的径向间隙,而且它们一般都是成对使用的(即装在轴的两端或一端),因此,只需要调整一只轴承的轴向间隙即可。但对于减速机而言,调整轴承间隙时应注意齿面啮合情况。一般用垫片(压铅丝法)调整轴向间隙,有的也可用螺钉或止推环调整。如果间隙调整过大或者运行过程中减速机端盖松动造成轴承间隙过大,不但会造成轴承自身振动大、噪音大、保持架易损坏等问题,还会促进造成齿面啮合不正造成减速机打齿事故。如DY公司的2号窑中减速机,SS公司1号窑煤磨减速机的打齿事故还在于轴承轴向间隙过大,齿面啮合不正造成的。

  对于间隙不可调整的滚动轴承,因其径向间隙在制造时就已按标准确定好了,不可以进行调整,此类轴承装在轴径上或轴承座孔内之后,实际的径向间隙称为装配径向间隙,装配时要使装配径向间隙的大小恰好能在运转中造成必要的工作径向间隙,以保证轴承灵活转动。此类轴承在工作时,由于轴在温度上升时受热伸长而使其内处座圈发生相对位移,从而使轴承的径向间隙减少,甚至使滚动体在内外座圈间卡住。若将双支承滚动轴承中的一个轴承(另一个轴承固定在轴上和轴承座中)和侧盖间留出轴向间隙,可避免上述现象。

  比较典型的例子是PY公司的2号篦冷机9号风机。一个月内更换了8盘轴承,最后怀疑轴承质量不好,改成进口轴承,仍无济于事。

  真正原因是修东西的人更换轴承时将加在上下轴承座间的垫片弄丢了,这样压紧上盖后,轴承外圈变形被压扁,径向间隙变小或几乎为零,轴承一旦运行生热,膨胀受阻便会因急剧高温而烧坏,最严重的时候几乎运行一两个小时轴承便被烧坏。

  对该风机轴承压铅丝检查后,发现轴承座配合面各个部位的过赢量差别很大,最多的部位加了0.23mm垫片,最少的部位就没有增加垫片,只靠涂密封胶来补偿。轴承游隙合适后,运行温度40℃左右,一切正常。

  大多数运转设备的输入轴是通过联轴器与动力轴相连接,因此装配时一定要进行联轴器的找正,使主动轴与从动轴在同一轴线%是由于对中不好造成的。如PY公司生料磨减速机电机瓦。XC公司的水泥磨减速机联轴器本身加工误差太

  大,造成对中不好,电机轴承温度高,设备振动大。另外在联轴器安装过程中一定要注意主动端和从动端两半联轴器的相对位置标记,避免柱销孔偏差太大,造成柱销安装过紧的现象。

  有些转子在运行过程中由于受到介质的腐蚀或固体杂质的磨损,或者是轴出现弯曲,就会导致产生不平衡的离心力,从而使轴承发热、振动,滚道严重磨损,直至破坏。这一点对于磨机系统内的循环风机特别的重要。由于叶轮磨损较严重,磨损后转子平衡性较差,风机震动较大,往往会造成轴承提前失效。

  轴承如发现严重的疲劳剥落、氧化锈蚀、磨损的凹坑、裂纹、硬度降低到HRC60,或有过大噪音无法调整时,应按时换。若检查、更换不及时,则会造成轴承出现发热、异声、振动等情况甚至转子的严重破坏,进而影响正常的生产。另外,轴承拆卸不当、设备地脚螺栓松动造成的振动,也会导致轴承滚道和滚动体产生压痕,轴承内、外座圈的开裂。轴承运行过程中,应按规定周期进行检查。

  滚动轴承零件以点接触或线接触的形式,在高的交变接触应力下长期工作。主机的精度、寿命和可靠性特别大程度上决定于轴承。不论是普通轴承还是特种专用轴承,主机对其寿命、性能和可靠性都提出很高的要求。因此在轴承的采购验收环节中一定要注意检查,首先要采用正规名牌厂家的产品,关键部位甚至采用原装进口轴承,比如SKF轴承,NSK轴承,TIMKEN轴承与轴承。特殊部位应进行特殊设计,比如辊压机和立磨磨辊的轴承。

  PY公司和JY公司的辊轧机轴承虽然经过特殊订货,但因国内大型轴承制造质量不稳定,还是出现了滚圈内表面点蚀剥落现象,造成轴承发烧,辊压机频繁跳停的事故。

  AQ公司一期后排风机(型号:Y6-2x40-14NO30F)因为轴承频繁发热问题曾经影响生产。这件事情的最终解决历时两年多时间,直接费用30余万元。

  起初是因为叶轮自由端轴承发烧造成轴承内圈过热与轴熔焊在一起,现场用砂轮修整轴颈后维持生产,因为担心该部位存在配合不好(风机振动偏大)会给生产造成长期隐患,大修时又重新更换了转子主轴和轴承座。更换后先是自由端轴承发热,后是联轴器侧轴承发热,开机半小时左右温升便急剧达到80余℃。反复多次,造成窑系统无法正常运行。其发生问题的根本原因分析如下:

  (1)初期自由端轴承发热并烧坏的根本原因是外座圈压的比较紧,轴承无法随着主轴的膨胀产生轴向位移。另一原因是内座圈与轴之间的实际配合过盈量不足(或者已成为过渡配合)。当系统气体温升变化幅度较小时轴承只是轻微微发热,并不影响运转。但如果工艺系统操作异常,气体温度过高,则造成膨胀量不足。内圈与轴之间产生滑动,并烧坏粘连。

  (2)更换转子主轴和自由端轴承座后自由端轴承发热是因为瓦座加工时结合面尖角未倒钝,轴承安装后造成“夹帮”现象。对于新轴承座需要注意装配时的检查,必要时按照“刮瓦”的要求做处理。

  (3)联轴器侧轴承发热是因为轴承和主轴的垂直度不好,外座圈偏斜,滚珠运行位置不正。因为是旧轴承,一旦轴温异常,轴承位置变化较大,偏离原先的滚道位置,便会造成发热。另外在风机运行过程中电机的底座顶丝座顶歪,电机位移,造成联轴器对中精度差,也是重要原因之一。

  (4)轴承座回油管较细,冬季温度较低,回油变慢,因为怕轴承座轴向漏油,岗位人员减少了轴承给油量。客观上减少了轴承润滑油的供油量和循环量,也是轴承温升过快的一个重要原因。针对这一情况我们在现场调高了供油压力。(减少了油站安全阀处回油管阀门的开度)

  某发电厂的电动机配备220kW的电动机功率和6kV的电压。 电机轴的轴端为2322E圆柱滚子轴承,非轴端为6322深沟球轴承。 2019年该电动机运转时,轴端的轴承温度急剧上升,轴承油盖变色,伴随着焦味的烟雾。 在值班人员停止检查后,发现电机轴伸出端轴承烧坏并与电机转子锁定。

  1)电动机轴伸端轴承烧毁,轴承架、滚子磨损严重、脱落,轴承外圈局部变为蓝色;

  解体检查后,又查看了该电动机的维修记录,发现电动机于2年前曾更换过两端轴承。在更换轴承时,发现电动机轴伸端轴承与轴承室公差配合有一定的问题,轴承有轻微走外圆现象,但未做处理。更换轴承后,此电动机只在2004年2月份补充加油一次,除此之外,未有任何维护保养记录。

  1)检修人员未对轴承走外圆的缺陷做处理,导致轴承在长时间运行后发热、烧毁。

  根据规定,该电机的补充加油循环为2000h; 清洁轴承和更换润滑脂的时间为1年。 但是,在超过2年的运行中,仅添加了一次加油,并且没有更换润滑脂。 由于电机运行环境恶劣和长时间运行,油品质量恶化,轴承缺油,导致轴承燃烧。

  3)该电动机轴承加油时,正好处于冬季,气温较低,润滑油硬度增加。由于加油操作方法不当,致使油脂不能充分进入轴承内部,起不到良好的润滑作用,造成轴承烧毁。

  4)运行人员在发现电动机有发热现象后,不是及时用就地事故按钮紧急停运故障设备,而是先向领导汇报,再停运设备,延长了事故处理时间,造成事故扩大。

  1)更换电动机两端轴承、轴伸端轴承室及内、外侧油盖,并对磨损的电动机转子轴进行修补。

  2)制定《电动机轴承加油维护工作条例》,重新明确和强调电动机轴承的补充加油和大修周期。

  3)组织检修人员进一步学习电动机维修规程,提高业务技能。强化设备维护的组织管理。同时要求,在冬季对运行设备补充加油时,应适当对电动机轴承油盖加热,以使新润滑脂能充分进入轴承内部。

  4)在对设备的运行管理上,要求对出现异常(发热、有异音、震动)的设备加强运行监视,并及时对设备做停运维护。

  虽然您能安装“自由”的所有各类轴承密封,但无油轴承的早期失效仍然有36%是不正确的油脂技术和不当使用。润滑不当的任何轴承在正常生活中不可避免的失败前进。机械及设备轴承通常是最困难的部分工作,没固定的润滑将是一个问题。人工维护的情况,就不可能实现,自动润滑系统,可发展以达到最好的润滑效果。需要的油脂,工具和有效的润滑技术,将有利于显着减少停机时间。

  无油轴承零件在使用中受到异常高温的影响,又得不到及时冷却,便零件表面组织产生高温回火或二次淬火的现象称为烧伤。

  烧伤产生的根本原因是润滑不良、颈载荷过大、游隙选择不当、轴承配置不当、滚道表面接触不良、应力过大等因寒所致。如;

  2)轴承工作中运转温度上升,轴的热膨胀引起很大的轴向力,而轴承又无法轴向移动时;

  4)内外因运转温度差大,加上游隙选择不当,外因膨胀小内因大呈过盈导致轴承温度急剧升高;

  烧伤的形貌特征能够准确的通过表面的颜色小同来判断。轴承在使用中由于润滑剂、温度、腐蚀等原因,零件表面会发生明显的变化,颜色主要有淡黄色、黄色、棕红色、紫蓝色及蓝黑色等,其中淡黄色、黄色、棕红色屑于变色(见后面相关联的内容),若出现紫蓝色或蓝黑色酌为烧伤。烧伤容易造成零件表面硬度下降或出现微型纹。

  烧伤产生的部位主要发生在零件的各接触表面上,如圆锥滚子轴承的挡边工作面、谈子端面、应力集中的滚动表面等。

  烧伤的预防可根据烧伤产生的原因有明确的目的性地采取一定的措施。如正确选用无油轴承结构和配置、避免轴承受过大的载荷、安装时采用正确的安装方法防止应力集中、保证润滑效果等。

  农用电动机一般都会采用小型电动机,在小型电动机中,一般前、后端均采用滚珠轴承。轴承发热是农用异步电动机最常见的故障之一。轴承发热,轻则使润滑脂稀释漏出,重则将轴承损坏,给用户造成经济损失。就轴承发热的原因及处理方法介绍如下:

  1、轴承损坏。检查滚珠轴承的滚珠或滚珠轴承的轴瓦有没有损坏。如有损坏应修理或更换。

  2、润滑油有杂质、太脏、油环卡住或牌号不对。应换油,查明卡住原因做修复,油粘度过大时应调换润滑油。

  3、轴承室内缺油。应加润滑脂充满2/3油室或加润滑油至标准油面线、滚动轴承中润滑脂堵塞太多,滑动轴承中润滑油的温度过低或过高。应清除滚动轴承中过多的润滑脂,或将油室内的润滑脂充满至2/3。

  5、轴承与轴、轴承与端盖配合过松或过紧,太紧会使轴承变形,太松容易发生“跑套”。轴承与轴配合过松时可将轴颈涂金属漆,过紧时重新加工;轴承与端盖配合过松把端盖镶紧,过紧时重新加工。

  6、电动机两端盖或轴承盖没装配好,通常是不平行,造成轴承不在正确位置。将两端盖或轴承盖止口装平,旋紧螺栓。

  当轴承在径向载荷作用下油脂性能差的情况下,运转初期会听到“咔嚓、咔嚓”的噪声,这主要是由于滚动体在离开载荷区后,滚动体突然加速而与保持架相撞而发出的噪声,这种撞击声不可避免但随着运转一段时间后会消失。

  (运转世界大国龙腾 龙出东方 腾达天下 龙腾轴承ZTNXNT 刘兴邦C E MB MA)

  a.为使保持架公转运动稳定,应尽量采用套圈引导方式并注意给予引导面的充分润滑,对高速工况下的圆锥滚子轴承结构给予改进,将滚子引导的L型保持架改为套圈挡边引导的Z型保持架。

  b.轴承非常快速地旋转时,兜孔间隙大的轴承其保持架振动振幅远大于兜孔间隙小的保持架振动振幅,所以兜孔间隙取值尤为重要。

  d.尽量提高保持价制造精度,改善保持架表面上的质量,有利于减小滚动体与保持架发生碰撞或摩擦产生的噪声。

  e.积极使用先进的清洗技术,对零配件和合套后的产品做有效彻底的清洗,提高轴承的洁净度。

  1、轴和轴承室公差的选择与控制:轴承压入后应转动灵活无阻滞感。如有明显转动不灵活,则表明轴的尺寸太大了,公差要下调。如圆锥滚子轴承压入轴后用手转动有明显“沙沙”感,则可能是轴的公差太大或轴的圆度不好。所以在控制好轴和轴承室公差时也要控制好圆度,目前国内很多厂家只对公差来控制,没有对圆度进行控制。

  2、轴承的装配方式:因为轴承是高精度产品,如装配不当很容易对圆锥滚子轴承沟道造成损伤,导致轴承损坏。轴承在装配时应有专用的模具,不能随意敲打,在压入轴时只能小圈受力,压大圈时只能大圈受力。装配时要求采用气压或液压,在压装时上下摸要外于水平状态,如有倾斜会导致轴承沟道因受力损坏,而使轴承产生导响。

  3、装配异物的防止:圆锥滚子轴承在装到转子上做动平衡时很容易将动平衡时产生的铁屑进入轴承内部,因此最好是装轴承前做动平衡。有一些厂家为了装配方便,装配时在轴承室内涂上一些油或油脂起润滑效果,但往往操作人员很难将量控制好,如果油或油脂在轴承室内积留较多,在轴承转动时很容易沿着轴进入轴承内部。轴承室最好是不要涂油或油脂,如非涂不可则要控制不得在轴承室内有积留。

  4、漆锈的预防:漆锈的特征是多发在封密式的电机,电机在装配时声音很好,但在仓库内放了一些时间后,电机异响变的很大,拆下圆锥滚子轴承有严重生锈现象。以前很多厂家都会认为是轴承的问题,经过我们的不断宣传,现在电机厂已经意识到主要是绝缘漆的问题。该问题还在于绝缘漆挥发出来的酸性物质在一定的温度、湿度下形成腐蚀性的物质,把轴承沟道腐蚀后导致轴承损坏。该问题目前只能是选用好的绝缘漆,并在烘干后通风一段时间后装配。

  1.电机的轴磨损或端盖磨损,轴承里套、外套松动,容易损坏轴承;2.缺油或润滑油干涸。电机运行温度较高的,润滑油容易老化;3.轴两端偏心,这个现象不多见,见于电机端盖止口加工误差;4.轴电流通过轴承。电机轴产生的电流通过两端轴承形成回路。大型电机有这样的现象,小电机没有。5;轴承质量不好提前磨损了;

  再次,要看看电机轴承与装配体配合时,电机运转是否轴承外圈已在运动,这轻易造成轴承与装配体摩擦产生高温,导致轴承损坏。