電機(jī)軸承的潤(rùn)滑
2020-02-12 電機(jī)軸承的可靠潤(rùn)滑是使其保持理想運(yùn)行工況的必要條件,而且最終減少不必要的停機(jī)檢修時(shí)間。
1、潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑
由于潤(rùn)滑脂具有方便應(yīng)用和性質(zhì),所以經(jīng)常用作電機(jī)軸承潤(rùn)滑劑。電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂的主要功能是:
●減少摩擦和防止磨損
●防止軸承腐蝕
●起到防止污染物進(jìn)入的密封作用
潤(rùn)滑脂是一種由基礎(chǔ)油、增稠劑和添加劑組成的半固體潤(rùn)滑劑。這些組分在可控溫度和壓力下經(jīng)復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)后結(jié)合在一起。在潤(rùn)滑脂中使用的基礎(chǔ)油可以是礦物油或合成油。礦物油可滿足大多數(shù)電機(jī)軸承應(yīng)用要求。但是,對(duì)于溫度應(yīng)用或需要間隔較長(zhǎng)時(shí)間再潤(rùn)滑的應(yīng)用,則要求使用合成基礎(chǔ)油。增稠劑主要用作基礎(chǔ)油的載體和防止基礎(chǔ)油在應(yīng)用中泄漏。部分常用增稠劑包括由鈣、鋰、鈉、鋁或鋇組成的金屬皂及復(fù)合金屬皂,如鋰復(fù)合皂。一種在電機(jī)軸承潤(rùn)滑中大量應(yīng)用的增稠劑為聚脲。
與許多種潤(rùn)滑油一樣,添加劑被經(jīng)常用來(lái)提高潤(rùn)滑脂的性能。常用的添加劑包括,防腐劑、抗磨劑和極壓劑、抗氧化和腐蝕劑、傾點(diǎn)下降劑、潤(rùn)滑劑、染料或顏料。
2、選擇正確的電機(jī)潤(rùn)滑脂
電機(jī)軸承用潤(rùn)滑脂的重要特點(diǎn)。
以下標(biāo)準(zhǔn)可用作優(yōu)質(zhì)電機(jī)潤(rùn)滑脂的典型指標(biāo)。
●粘度:油粘度應(yīng)滿足在運(yùn)行溫度下的應(yīng)用負(fù)荷和轉(zhuǎn)速要求。這有助于提供更好保護(hù)和延長(zhǎng)軸承使用壽命。在一種電機(jī)潤(rùn)滑脂中的典型礦物油粘度為500-600SUS@100°F。
●稠度:潤(rùn)滑脂的稠度是其見(jiàn)特性之一。潤(rùn)滑脂的稠度或硬度被稱作NLGI(美國(guó)潤(rùn)滑脂學(xué)會(huì))等級(jí),等級(jí)范圍從000到6。潤(rùn)滑脂的穩(wěn)定性應(yīng)滿足應(yīng)用要求,因?yàn)樗鼘?duì)達(dá)到擬潤(rùn)滑區(qū)的輸送量和能力產(chǎn)生影響。一般NLGI2級(jí)潤(rùn)滑脂是電機(jī)應(yīng)用中的潤(rùn)滑脂等級(jí)。
●抗氧化性:電機(jī)潤(rùn)滑脂應(yīng)有杰出的抗氧化性能。這將延長(zhǎng)軸承在高速和高溫下的運(yùn)行壽命。ASTMD3336高溫潤(rùn)滑脂壽命測(cè)試結(jié)果表明,軸承潤(rùn)滑脂在條件下運(yùn)行表現(xiàn)良好。選擇一種具有高標(biāo)準(zhǔn)ASTMD3336氧化壽命的潤(rùn)滑脂。
●抗磨損:除非電機(jī)安裝時(shí)在軸承上有推力負(fù)荷,通常建議使用一種不含極壓(EP)添加劑的潤(rùn)滑脂。極壓添加劑可縮短潤(rùn)滑脂的使用壽命而且不推薦用于不需要的場(chǎng)所。另一方面,設(shè)計(jì)用來(lái)承受重推力負(fù)荷的軸承可能需要用一種含有極壓添加劑的潤(rùn)滑脂。
●滴點(diǎn):滴點(diǎn)表示潤(rùn)滑脂融化或潤(rùn)滑油與增稠劑分離的溫度。由于電機(jī)軸承可能達(dá)到高溫工況,所以經(jīng)常需要使用高滴點(diǎn)潤(rùn)滑脂。復(fù)合鋰潤(rùn)滑脂和聚脲基潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)約260℃或以上。
●剪切穩(wěn)定性:用ASTMD217潤(rùn)滑脂錐入度測(cè)定法測(cè)量潤(rùn)滑脂在100,000次工作行程后的穩(wěn)定性。在該項(xiàng)測(cè)試中,電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂的軟化度不宜超過(guò)1至1.5NLGI等級(jí)。軟化度超過(guò)該等級(jí)的電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂會(huì)隨著油品不斷老化而從軸承中泄漏出來(lái)。
3、潤(rùn)滑脂相容性
除少數(shù)特殊情況外,使用不同增稠劑類型的潤(rùn)滑脂應(yīng)考慮相互之間的不相容性。如果摻混不同的潤(rùn)滑脂是不可避免的,則建議進(jìn)行潤(rùn)滑脂相容性測(cè)試。一般來(lái)說(shuō),不相容的潤(rùn)滑脂會(huì)軟化或變成流體。這會(huì)造成潤(rùn)滑不足和導(dǎo)致軸承過(guò)早損壞。也有可能發(fā)生硬化和導(dǎo)致潤(rùn)滑不足。必須保證盡可能多地清除舊潤(rùn)滑脂,經(jīng)常更換潤(rùn)滑脂,可將軸承中的舊潤(rùn)滑脂清除掉。
4、為電機(jī)軸承更換潤(rùn)滑脂
更換潤(rùn)滑脂間隔時(shí)間。采用雙密封軸承設(shè)計(jì)的電機(jī)通常不需要更換潤(rùn)滑脂。這是一種典型的用潤(rùn)滑延長(zhǎng)壽命的設(shè)計(jì)。另一方面,所有其它開(kāi)式或單密封軸承,應(yīng)定期更換潤(rùn)滑脂以清除已變質(zhì)、泄漏或被污染的潤(rùn)滑脂。一般來(lái)講,運(yùn)行條件決定潤(rùn)滑脂的更換間隔時(shí)間。所有潤(rùn)滑脂會(huì)在一定轉(zhuǎn)速,甚至在中等運(yùn)行條件下變質(zhì)。主要原因?yàn)檠趸⒂瓦^(guò)度滲出和機(jī)械運(yùn)行。在高溫條件下,油揮發(fā)也是原因之一。氧化最終增加油的粘度和造成皂的硬化。少量油滲出是可以接受的,但滲出量過(guò)多則會(huì)降低潤(rùn)滑脂保持一個(gè)有效潤(rùn)滑油膜的能力。機(jī)械運(yùn)行或剪切可能改變潤(rùn)滑脂的特性,如穩(wěn)定性,使得潤(rùn)滑脂不再滿足應(yīng)用要求。油過(guò)量揮發(fā)可能導(dǎo)致潤(rùn)滑脂硬化。變質(zhì)通常以硬化、干燥、油泥告終,最終導(dǎo)致既無(wú)法潤(rùn)滑軸承也不能阻止污染物進(jìn)入等后果。
影響潤(rùn)滑脂更換頻率的運(yùn)行因素和其它因素包括:溫度、使用連續(xù)性、潤(rùn)滑脂注入量、軸承尺寸和轉(zhuǎn)速、密封有效性和潤(rùn)滑脂在特殊應(yīng)用方面的合適性。
?。?)較高的潤(rùn)滑脂溫度加快氧化速度,超過(guò)49℃時(shí)每升高10℃,潤(rùn)滑脂的氧化速度提高一倍。高溫還會(huì)增加滲出性和油脂揮發(fā)性。另外,隨著溫度的升高,潤(rùn)滑脂有軟化傾向,而且可能變成流體而從軸承箱中漏出。在各方面條件都相同的情況下,高溫運(yùn)行要求更加頻繁地更換潤(rùn)滑脂,或者使用耐高溫潤(rùn)滑脂。
?。?)使用連續(xù)性是指每天或其它時(shí)間單位的使用小時(shí)數(shù)。一種連續(xù)承受變質(zhì)因素的潤(rùn)滑脂,與僅偶爾使用的軸承潤(rùn)滑脂相比,需要更高的更換頻率。
(3)在一個(gè)設(shè)計(jì)合適的軸承箱中注入大量潤(rùn)滑脂,與在按比例縮小的軸承箱中注入少量潤(rùn)滑脂相比,前者使用時(shí)間更長(zhǎng)。與大量潤(rùn)滑脂的一等份相比,少量潤(rùn)滑脂的工作頻率更高,而且不會(huì)從備用容量中受益(包括更多油脂和添加劑)。然而,在中等條件下,在一個(gè)工廠預(yù)注入型潤(rùn)滑密封軸承中的少量潤(rùn)滑脂可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間,甚至數(shù)年。
?。?)一個(gè)軸承Dn值(孔徑[單位:毫米]×轉(zhuǎn)速[單位:每分鐘轉(zhuǎn)速])與滾動(dòng)體的線性速度成正比,而且可用作確定潤(rùn)滑劑更換頻率的一個(gè)依據(jù)。在Dn范圍150000至200000或更高值運(yùn)行的軸承內(nèi),在元件通道內(nèi)的潤(rùn)滑脂承受苛刻的運(yùn)行條件和高溫條件。這類軸承要求采用更高的潤(rùn)滑脂更換頻率,而且甚至要求正確地選擇不會(huì)過(guò)度變稀的潤(rùn)滑脂。有些軸承制造廠用Ndm(轉(zhuǎn)速[單位:每分鐘轉(zhuǎn)速]×軸承的節(jié)徑[單位:毫米])來(lái)代替Dn。這種方法有較高參考值,但應(yīng)考慮滾動(dòng)體尺寸和軸承截面直徑的影響。
?。?)振動(dòng)會(huì)造成更多潤(rùn)滑脂進(jìn)入滾動(dòng)體通道,潤(rùn)滑脂在此承受過(guò)度運(yùn)行和熱量。因此減少了潤(rùn)滑脂壽命,尤其是在高速軸承中。在軸承中的攪拌和剪切動(dòng)作碾碎部分潤(rùn)滑脂,潤(rùn)滑脂因此變成過(guò)量泄漏的流體。其中任何一種因素均需更頻繁地更換潤(rùn)滑脂。
(6)如果潤(rùn)滑脂承受以下任何重要特性的臨界條件——氧化、滲漏、泵送性、抗磨和抗腐蝕特性或機(jī)械穩(wěn)定性,則通常需要更頻繁地更換潤(rùn)滑脂。
因此,決定何時(shí)和多久更換一次潤(rùn)滑脂不是一件簡(jiǎn)單的事情。通常情況下,這項(xiàng)決定應(yīng)參考過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備制造廠和潤(rùn)滑脂供應(yīng)商的建議。大多數(shù)用于滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑脂更換間隔從兩周至兩年不等。但許多滾動(dòng)軸承仍在年度計(jì)劃?rùn)z修停機(jī)期間更換一次潤(rùn)滑脂。在下限條件下,軸承以極限轉(zhuǎn)速或接近極限轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),其更換潤(rùn)滑脂的頻率應(yīng)為6-8小時(shí)一次。
遵守合適的潤(rùn)滑脂更換計(jì)劃非常重要,因此可保證舊的潤(rùn)滑脂有足夠的柔軟度,以便于舊潤(rùn)滑脂順利清除。軸承或設(shè)備制造廠推薦的潤(rùn)滑脂更換間隔時(shí)間,以運(yùn)行條件和潤(rùn)滑脂類型為依據(jù)。通常情況下,連續(xù)運(yùn)行的輕負(fù)荷至中等負(fù)荷電機(jī),要求至少每年更換一次潤(rùn)滑脂。按照每高于標(biāo)稱推薦溫度10℃,潤(rùn)滑脂更換間隔時(shí)間減少一半的原則。
確定潤(rùn)滑脂正確更換頻率可參照?qǐng)D1。
圖1 潤(rùn)滑脂更換頻率
5、確定正確的潤(rùn)滑脂注入量
確定電機(jī)軸承的潤(rùn)滑脂注入量是軸承初次潤(rùn)滑和更換潤(rùn)滑脂的最重要步驟之一。潤(rùn)滑脂注入量不足會(huì)因潤(rùn)滑不足導(dǎo)致軸承故障。另一方面,潤(rùn)滑脂注入量過(guò)多也會(huì)導(dǎo)致軸承故障和因潤(rùn)滑脂被帶入繞組內(nèi)引發(fā)問(wèn)題。以下兩種方法中的一種被經(jīng)常用于確定軸承的潤(rùn)滑脂注入量。
?。?)軸承內(nèi)剩余空間的1/2至2/3(當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度小于軸承極限速度的50%時(shí))。軸承內(nèi)剩余空間的1/3至1/2(當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于軸承極限速度的50%時(shí))。
?。?)確定軸承合適潤(rùn)滑脂注入量的另一種方法是采用以下公式。
這是計(jì)算一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用所需潤(rùn)滑脂量的簡(jiǎn)便計(jì)算方法。
潤(rùn)滑脂注入量(克)=軸承外徑(毫米)×軸承寬度(毫米)×0.005,或潤(rùn)滑脂注入量(盎司)=0.114×(軸承外徑)英寸×(軸承寬度)英寸。
用潤(rùn)滑脂填充軸承及軸承箱是常用方法。除固定好軸承外,軸承箱也起到一個(gè)潤(rùn)滑脂儲(chǔ)槽的作用。在將潤(rùn)滑脂注入軸承箱時(shí),可使用以下方法。
●30%至50%注入量——典型用量。對(duì)轉(zhuǎn)速,應(yīng)采用潤(rùn)滑脂注入下限,以減輕潤(rùn)滑脂承受的攪拌和過(guò)熱條件。向軸承過(guò)量注入潤(rùn)滑脂可產(chǎn)生過(guò)熱傾向,而且在較高轉(zhuǎn)速下甚至更熱。
●50%至75%注入量——用于低速,或者沒(méi)有其它更換潤(rùn)滑脂的方法時(shí),用潤(rùn)滑脂注入軸承箱50%至75%。在軸承箱填充完畢和電機(jī)啟動(dòng)后,轉(zhuǎn)動(dòng)元件將多余潤(rùn)滑脂從轉(zhuǎn)動(dòng)線路之間推入軸承箱,僅留下一層用于減少磨擦和磨損的潤(rùn)滑脂薄膜。
●充填法——如果軸承運(yùn)行環(huán)境特別臟,則可能需要將軸承箱填滿,但軸承本身僅容納足夠的可用潤(rùn)滑脂。也可用減壓法裝滿軸承箱。
填充法始于用潤(rùn)滑脂注入軸承和軸承箱至75%,為滾動(dòng)體推出的過(guò)量潤(rùn)滑脂留出足夠的容納空間。如果將軸承箱填滿,則滾動(dòng)體之間的潤(rùn)滑脂可能沒(méi)有出口而且可能嚴(yán)重?fù)p壞。因此造成的摩擦可能變得很大,進(jìn)而導(dǎo)致軸承溫度快速升高。高溫可能加速潤(rùn)滑脂變質(zhì),可能因潤(rùn)滑不足導(dǎo)致軸承損壞。進(jìn)一步講,潤(rùn)滑脂的膨脹可能將其擠入電機(jī)繞組,導(dǎo)致電機(jī)損壞,或者造成密封破裂。為防止發(fā)生該類故障,可通過(guò)將排脂螺栓拆除后運(yùn)行電機(jī),直到多余潤(rùn)滑脂全部排出。這就是減壓法。
重要的是,應(yīng)通過(guò)確認(rèn)注油槍的每次加注量來(lái)估計(jì)潤(rùn)滑脂的總注入量。軸承制造廠經(jīng)常推薦通過(guò)重量或體積計(jì)算一個(gè)軸承的潤(rùn)滑脂注入量。在實(shí)際操作中,經(jīng)常通過(guò)注油槍的加注次數(shù)確定注入一個(gè)軸承的潤(rùn)滑脂總量。因此,通過(guò)了解注油槍每次射出量計(jì)算潤(rùn)滑脂注入量是非常重要的。注油槍制造廠通常提供每槍加注量。然而,可通過(guò)計(jì)算分配已知潤(rùn)滑脂量的射出次數(shù)調(diào)校注油槍。可用任何實(shí)驗(yàn)室天平確定一次加注重量,測(cè)量單位用克或盎司。然后,可計(jì)算達(dá)到要求注入量(重量)的加注次數(shù)。
請(qǐng)注意,每槍的體積或重量根據(jù)潤(rùn)滑油密度的變化稍有變化。
一旦確定了潤(rùn)滑脂的注入量,必須將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)注油槍的合適注入次數(shù)或泵送次數(shù)。注油槍型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化有利于確定全廠范圍內(nèi)電機(jī)潤(rùn)滑脂的正確注入量。
添加潤(rùn)滑脂型軸承的軸承箱允許用一個(gè)低壓注油槍更換潤(rùn)滑脂。圖2是一個(gè)開(kāi)放式軸承,在一側(cè)設(shè)有一個(gè)輔助潤(rùn)滑脂儲(chǔ)槽。由于更換潤(rùn)滑脂僅取代和擠出外軸承箱內(nèi)的潤(rùn)滑脂,所以該項(xiàng)設(shè)計(jì)的清除功能是有限的。排脂通道應(yīng)采用較短的大管徑管道。圖3采用自由排脂設(shè)計(jì)。被擠入一側(cè)的新潤(rùn)滑脂經(jīng)滾動(dòng)體進(jìn)入另一側(cè)。再者,排脂通道應(yīng)盡可能短而且采用大管徑。圖3,必要時(shí)在電機(jī)內(nèi)采用一個(gè)緊湊布置而且可按圖更換潤(rùn)滑脂。
圖2 用于換脂的軸承箱

圖3 自由排脂箱設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)在右側(cè),有時(shí)候被稱作縱向潤(rùn)滑脂設(shè)計(jì),由于排脂通道較短而直徑較大,所以比設(shè)計(jì)在左側(cè)更可取
通常用減壓法更換軸承潤(rùn)滑脂。
?。?)拆下排脂螺栓和從排脂口清除舊潤(rùn)滑脂。
?。?)清洗壓力管件和注油槍管嘴以防污染物或磨料進(jìn)入軸承。
?。?)用一臺(tái)手動(dòng)注油槍,將潤(rùn)滑脂注入管件,直到在排脂口出現(xiàn)新潤(rùn)滑脂。電機(jī)應(yīng)保持運(yùn)行和預(yù)熱以保證潤(rùn)滑脂分布更好。
(4)在注入新潤(rùn)滑脂后,運(yùn)行電機(jī)直到多余潤(rùn)滑脂經(jīng)打開(kāi)的排脂口擠出。清除多余潤(rùn)滑脂并裝上排脂螺栓。
注意:在電機(jī)停運(yùn)時(shí)注入潤(rùn)滑脂,僅注入一半容量。全速運(yùn)行電機(jī)5-10分鐘,然后添加另一半。這樣做可清除軸承內(nèi)的舊潤(rùn)滑脂,而且防止填充過(guò)多和密封破裂。
初次充填開(kāi)放式軸承時(shí),可采用減壓充填法。然而,在將軸承加油工具裝入軸承箱之前,用手或用軸承工具箱將潤(rùn)滑油注入軸承。如果軸承未預(yù)裝填,則應(yīng)在組裝后,用注油槍將潤(rùn)滑油注入組件直到確定其均勻分布在軸承上,而且沒(méi)有從入口到排脂口的短路。啟動(dòng)電機(jī)并完成減壓過(guò)程。
兩面帶蓋的雙密封軸承,通常采用潤(rùn)滑延長(zhǎng)壽命型設(shè)計(jì)。密封延長(zhǎng)壽命型軸承,用工廠提供的正確潤(rùn)滑脂量預(yù)裝填,而且不需要進(jìn)行初次潤(rùn)滑或在線潤(rùn)滑。因此,軸承箱通常不采用更換潤(rùn)滑脂的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
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2019.08.12