
在現(xiàn)代工業(yè)與科技迅猛發(fā)展的浪潮中,電機(jī)作為將電能高效轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的核心裝置,其身影已深深融入人類(lèi)生活的每一個(gè)角落。從日常朝夕相伴的家用電器,如洗衣機(jī)、空調(diào),到工業(yè)領(lǐng)域里的大型機(jī)械,像重型機(jī)床、起重機(jī),電機(jī)都扮演著無(wú)可替代的關(guān)鍵角色,堪稱(chēng)驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代生活與生產(chǎn)的 “動(dòng)力心臟”。而在電機(jī)這一復(fù)雜精妙的結(jié)構(gòu)體系中,軸承雖看似毫不起眼,卻宛如一顆關(guān)鍵的紐帶,緊緊維系著電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行,成為確保電機(jī)高效運(yùn)作的核心保障。
電機(jī)軸承,作為連接電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子的關(guān)鍵部件,承擔(dān)著支撐電機(jī)軸、引導(dǎo)軸的精確旋轉(zhuǎn),以及承受軸上空轉(zhuǎn)部件所施加負(fù)荷的重要使命。這些負(fù)荷不僅包括垂直于軸線方向的徑向負(fù)荷,還涵蓋平行于軸線方向的軸向負(fù)荷。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,常常會(huì)遭遇各種復(fù)雜的工況,如啟動(dòng)時(shí)的瞬間沖擊、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的劇烈振動(dòng)、頻繁的正反轉(zhuǎn)切換等,而電機(jī)軸承必須具備足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性,才能從容應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),確保電機(jī)在各種嚴(yán)苛條件下都能平穩(wěn)運(yùn)行。
一旦電機(jī)軸承出現(xiàn)故障,哪怕只是細(xì)微的損壞,都可能引發(fā)一系列嚴(yán)重的連鎖反應(yīng),給電機(jī)運(yùn)行和設(shè)備正常工作帶來(lái)巨大影響。從輕微的噪音增大、振動(dòng)加劇,到嚴(yán)重的電機(jī)溫度急劇升高、運(yùn)行效率大幅下降,甚至導(dǎo)致設(shè)備停機(jī),延誤生產(chǎn)進(jìn)度,增加生產(chǎn)成本。更為嚴(yán)重的是,電機(jī)軸承故障還可能引發(fā)安全事故,對(duì)人員生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅 。在一些對(duì)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性要求極高的行業(yè),如航空航天、電力能源、交通運(yùn)輸?shù)龋姍C(jī)軸承的故障可能會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的后果,造成不可挽回的損失。因此,深入探究電機(jī)軸承常見(jiàn)故障的原因,并制定切實(shí)有效的控制措施,對(duì)于保障電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行、提高設(shè)備的可靠性和安全性,具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。
常見(jiàn)故障類(lèi)型及直觀表象
在電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中,軸承故障是較為常見(jiàn)的問(wèn)題,其故障類(lèi)型豐富多樣,每一種故障都有著獨(dú)特的直觀表象,這些表象不僅是我們判斷故障的重要依據(jù),也為后續(xù)分析故障原因和制定控制措施提供了關(guān)鍵線索。
(一)磨損
磨損是電機(jī)軸承常見(jiàn)的故障之一,主要表現(xiàn)為滾道面、滾動(dòng)體表面以及保持架等部位出現(xiàn)不同程度的磨損痕跡。在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,由于軸承與軸、軸承座之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),以及承受的各種載荷,滾道面和滾動(dòng)體表面會(huì)逐漸出現(xiàn)磨損,這些磨損痕跡可能呈現(xiàn)出均勻的磨痕,也可能是局部的擦傷、劃痕 。當(dāng)磨損較為嚴(yán)重時(shí),還可能會(huì)出現(xiàn)剝落、凹坑等現(xiàn)象。
磨損會(huì)導(dǎo)致軸承的間隙增大,從而使電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)加劇和噪聲增大的問(wèn)題。這是因?yàn)殚g隙增大后,軸承無(wú)法有效地支撐電機(jī)軸,使得軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)晃動(dòng),進(jìn)而引發(fā)振動(dòng)。而振動(dòng)又會(huì)進(jìn)一步加劇軸承的磨損,形成惡性循環(huán)。此外,磨損還可能導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,影響電機(jī)的正常運(yùn)行。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在因軸承故障導(dǎo)致的電機(jī)停機(jī)事故中,磨損故障約占 30%,是影響電機(jī)可靠性的重要因素之一。
(二)疲勞剝落
疲勞剝落是指在軸承承受載荷旋轉(zhuǎn)時(shí),軸承內(nèi)、外圈的滾道面或者滾動(dòng)體面呈現(xiàn)出魚(yú)鱗狀的剝離現(xiàn)象。這是由于軸承在長(zhǎng)期的交變載荷作用下,表面材料逐漸產(chǎn)生疲勞裂紋,隨著裂紋的不斷擴(kuò)展,最終導(dǎo)致表面材料剝落。疲勞剝落通常發(fā)生在軸承的高應(yīng)力區(qū)域,如滾道與滾動(dòng)體的接觸部位。
疲勞剝落會(huì)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響,導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)。當(dāng)軸承表面出現(xiàn)剝落時(shí),滾動(dòng)體在滾道上滾動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不均勻的力,使得電機(jī)軸受到的扭矩發(fā)生變化,從而引起電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)。這種轉(zhuǎn)速波動(dòng)不僅會(huì)影響電機(jī)的正常工作,還可能對(duì)與之相連的設(shè)備造成損害。例如,在一些對(duì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性要求較高的精密機(jī)械設(shè)備中,電機(jī)軸承的疲勞剝落可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品加工精度下降,甚至出現(xiàn)廢品。
(三)裂紋與斷裂
裂紋與斷裂是電機(jī)軸承故障中較為嚴(yán)重的一種形式,其故障形態(tài)表現(xiàn)為在軸承的滾道、滾動(dòng)體或者保持架上出現(xiàn)裂紋,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致部件斷裂。裂紋的產(chǎn)生通常是由于軸承受到過(guò)大的載荷、沖擊或者疲勞應(yīng)力,使得材料內(nèi)部的應(yīng)力集中超過(guò)了其強(qiáng)度極限,從而引發(fā)裂紋。
一旦軸承出現(xiàn)裂紋或斷裂,可能會(huì)引發(fā)電機(jī)的突發(fā)故障,如電機(jī)驟停。這是因?yàn)榱鸭y或斷裂會(huì)導(dǎo)致軸承無(wú)法正常支撐電機(jī)軸,使得軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中失去平衡,進(jìn)而引發(fā)電機(jī)的劇烈振動(dòng)和驟停。電機(jī)驟停不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)中斷,還可能對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞,甚至引發(fā)安全事故。例如,在一些大型工業(yè)設(shè)備中,電機(jī)軸承的斷裂可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的關(guān)鍵部件損壞,維修成本高昂,同時(shí)也會(huì)對(duì)操作人員的安全構(gòu)成威脅。因此,對(duì)于裂紋與斷裂這類(lèi)故障,必須高度重視,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取有效的措施進(jìn)行處理。
(四)腐蝕
腐蝕是指由于環(huán)境中的水分、化學(xué)物質(zhì)等因素的作用,導(dǎo)致軸承表面出現(xiàn)銹斑、麻點(diǎn)等問(wèn)題。在潮濕的環(huán)境中,軸承表面容易與水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成鐵銹,從而導(dǎo)致表面生銹。此外,當(dāng)電機(jī)工作環(huán)境中存在腐蝕性氣體或液體時(shí),也會(huì)對(duì)軸承表面造成腐蝕。
這些腐蝕問(wèn)題會(huì)逐步削弱軸承的性能,最終導(dǎo)致電機(jī)故障。腐蝕會(huì)使軸承表面的粗糙度增加,從而增大摩擦系數(shù),導(dǎo)致軸承的磨損加劇。腐蝕還會(huì)降低軸承的強(qiáng)度和硬度,使其更容易受到外力的損傷。隨著腐蝕程度的加深,軸承的游隙會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致電機(jī)的振動(dòng)和噪聲增大,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。例如,在一些化工企業(yè)中,由于電機(jī)工作環(huán)境中存在大量的腐蝕性氣體和液體,電機(jī)軸承的腐蝕問(wèn)題較為常見(jiàn),這不僅增加了設(shè)備的維護(hù)成本,也影響了生產(chǎn)的連續(xù)性。