0 引言
滾動軸承或滾動軸承裝置是高壓防爆電機的關(guān)鍵部件,是電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支撐點。滾動軸承的損壞是造成高壓防爆電機不能正常使用的重要原因。據(jù)我公司售后服務(wù)反饋的高壓防爆電機故障分析統(tǒng)計,60%以上的故障是防爆電機滾動軸承的損壞,主要有:電機抱軸、軸承溫度高、軸承壽命短、更換頻繁、軸承響聲異常、保持架磨損、軸承電蝕、振動大等。
造成高壓防爆電機滾動軸承不能正常使用的主要原因有:軸承設(shè)計選型不合適;軸承裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理;運輸使用過程中的維護保養(yǎng)不當。因此,結(jié)合我們在日常工作中的經(jīng)驗體會,談?wù)劃L動軸承使用選型的依據(jù)、軸承裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點以及高壓防爆電機滾動軸承在使用中應(yīng)注意的事項,以減少滾動軸承的損壞,提高高壓防爆電機使用的可靠性。
1 選型
要做好高壓防爆電機滾動軸承的選型,首先要了解防爆電機現(xiàn)場使用工況,主要包括電機所驅(qū)動的負載(泵、風機、壓縮機等)、工作制、是否頻繁啟動、載荷是否波動等;其次在充分分析現(xiàn)場工況的基礎(chǔ)上,選定滾動軸承的類型,并確定前后軸承的配置;最后根據(jù)軸承壽命計算確定選用滾動軸承的大小。
在高壓防爆電機中使用的滾動軸承主要有:深溝球軸承、角接觸球軸承、四點接觸球軸承、圓柱滾子軸承,各種軸承的使用特點和性能參數(shù)可參考軸承制造商的選型樣本。
高壓防爆電機中常用的軸承配置有:三軸承結(jié)構(gòu)和兩軸承結(jié)構(gòu),兩軸承結(jié)構(gòu)中有“一球一柱”和“兩球”配置;三軸承結(jié)構(gòu)中前軸承為柱軸承+球軸承或柱軸承+四點接觸球軸承,后軸承為柱軸承。
滾動軸承的壽命計算可依據(jù)標準ISO 281—1990的計算公式:
L10h=(106/60N)X(C/P)F (1)
式中L10h——基本額定壽命(90%可靠性),h
C——基本額定動負荷,kN
P——當量動負荷,kN
N——轉(zhuǎn)速,r/min
F——壽命公式中的指數(shù),球軸承為3;滾子軸承為10/3
高壓防爆電機滾動軸承的計算壽命一般不低于4000h。但并不是計算壽命越大越好,因為計算壽命取值過大,導(dǎo)致軸承選型太大,滿足不了滾動軸承的最小負荷要求,在運行中形成滾動體的有害滑動,導(dǎo)致軸承過早的損壞。因此,滾動軸承的計算壽命控制在適當?shù)姆秶纯伞L動軸承選型中應(yīng)注意的滾動軸承的工作轉(zhuǎn)速,軸承制造商的選型樣本中均提供了不同型號規(guī)格的軸承允許使用的工作轉(zhuǎn)速。超過軸承允許使用的工作轉(zhuǎn)速,會導(dǎo)致滾動軸承壽命的急劇降低。為了使軸承良好的運行,選擇滾動軸承的徑向游隙十分重要。一般的準則,球軸承的工作游隙應(yīng)為零,或者有輕微的預(yù)緊。在實際應(yīng)用中,建議選用大游隙的C3組,選用大游隙的滾動軸承,雖然軸承噪聲大一些,但有利于降低滾動軸承的運行溫度,提高軸承的使用壽命。
2 設(shè)計特點
防爆電機滾動軸承裝置主要由滾動軸承、軸承內(nèi)蓋、軸承外蓋、甩油環(huán)、注油裝置及排油裝置、軸承座、測溫元件等構(gòu)成。防爆電機的類型不同,軸承裝置的結(jié)構(gòu)形式相差很大,增安型與正壓通風型的與普通電機結(jié)構(gòu)相差不大,只要達到IP44以上防護等級即可。隔爆型電機的滾動軸承裝置形成電機內(nèi)外的主要隔爆面,軸承內(nèi)蓋與電機軸配合的旋轉(zhuǎn)密封部位是主要的隔爆面,有關(guān)的尺寸要求應(yīng)符合CB 3836.2—2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第2部分:隔爆型“d”。由于隔爆型電機的隔爆間隙均比較小,容易與軸相擦,導(dǎo)致電機抱軸,因此與普通電機相比,隔爆型電機零件的加工精度高,尺寸公差控制嚴,軸承裝置的注油管道要順暢無阻滯,排油結(jié)構(gòu)應(yīng)確保排油通暢,也可設(shè)計成開啟式。
3 工作溫度
通常,軸承的溫度隨著運轉(zhuǎn)的開始而慢慢上升,1-2h后達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。如果軸承發(fā)生故障,則軸承溫度會急劇上升,出現(xiàn)異常高溫,這時必須停止運轉(zhuǎn),采取必要的防范措施。滾動軸承的工作溫度不得超過95℃,報警溫度為90℃,停機溫度為95℃,軸承的工作溫度不應(yīng)超過相關(guān)防爆標準所規(guī)定的極限溫度。通常每個軸承設(shè)有測溫元件(Pt100),將其引線引入測溫接線盒內(nèi),提供遠傳溫度信號或進行溫度顯示,軸承測溫點的位置距離軸承外圈不超過10mm。
4 潤滑方式及潤滑劑
軸承潤滑的目的是要在構(gòu)成軸承的滾道輪、滾動體及保持架相互接觸的部分形成一層油膜,以防止各面直接接觸,具有減少摩擦及磨損、延長疲勞壽命、排出摩擦熱、防止異物侵入、防止生銹與腐蝕的作用。
潤滑的方式有兩種,即脂潤滑和油潤滑。高壓防爆電機滾動軸承的潤滑方式絕大部分為脂潤滑,但有少數(shù)稀