三相異步電動機軸承溫升分析

惠儉新

(中達電機股份有限公司，江蘇無錫214145)

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三相異步電動機軸承溫升分析

惠儉新

(中達電機股份有限公司，江蘇無錫214145)

對三相異步電動機出現的軸承溫度高的現象，從軸承選型、配合、裝配、運行狀況等方面找出引起軸承溫度高的各種因素，最后提出幾種解決軸承溫度高的有效措施。

三相異步電動機；軸承溫度；配合；潤滑；試驗

0 引言

滾動軸承是軸及其它旋轉構件的重要支承，是最早采用專業化大批量生產方式的機械基礎之一。由于滾動軸承的摩擦系數僅為滑動軸承的百分之一到幾十分之一，并且使用維護方便，支承結構簡單，容易裝拆，因此，滾動軸承的使用極其廣泛，并在許多領域逐步取代了滑動軸承。

因為滾動軸承在三相異步電動機中的應用也相當廣泛，所以因軸承導致的故障在三相異步電動機總故障率中占的比例也較多，據相關部門統計為3/5左右，而在軸承的故障中又以軸承過熱為常見的故障現象。

1 軸承溫升高的判斷

目前電機生產廠家在電機出廠前軸承溫度是必須檢查的項目，而試驗除了有最高溫度不超過95℃限制外，對在運行中最高溫度以下何種情況屬于軸承溫度高還沒有統一的標準。按慣例，電機運行1.5～2h后，軸承溫度穩定升溫≤35K便可以認為正常，但軸承運行短時(如15min)上升至65℃或運行1.5h以上超過65℃仍然沒有下降趨勢，及不到1.5h但軸承穩定溫度超過75℃，皆可以視為軸承溫度高(其中65℃、75℃是針對夏季而言，在寒冷的冬天以55℃、65℃為宜)。

2 軸承過熱故障原因及解決辦法

2.1 軸承的選用

軸承的質量除了與生產廠家的制造工藝、檢測水平有關外，還與軸承鋼的材質、熱處理工藝、煅造工藝息息相關。目前國外采用的真空脫氣軸承鋼、真空重熔軸承鋼在國內尚未普及，它們均優于目前國內大量采用的軸承鋼-鉻鋼GCr15及GCr15SiMn，因此軸承以采用優質進口軸承為宜，如瑞典的SKF、日本的NSK及KOYO、德國的FAG。在使用前需要仔細檢測、篩選，否則對電動機(特別是中大型三相異步電動機)來說將后患無窮。

2.2 軸承受到擠壓

滾珠或滾子在滾道中能輕松自如地旋轉，是因為它們與軸承內外套間有游隙存在。若軸承套內或外圈受到擠壓，這游隙就要變小。因為軸承游隙的數值很小，所以對游隙的變化很敏感。游隙變小了，軸承滾動體與套圈產生較大的接觸應力，則會增加軸承摩擦發熱。防止擠壓的對策有如下三條：(1)軸承外圈與軸承套的配合多采用H7，在實際加工中要盡量按上差，因為軸承與軸采用過盈配合，軸承臺公差為k6或m5，當k6、m5出現上差而所選軸承徑向游隙較小、內圈公差也較小時，則徑向配合相對較緊，裝配后其徑向游隙將受到一定的影響。熱態運行時，內圈的較大膨脹，有可能導致負游隙。微量的負游隙有利于軸承正常運行，但較大負游隙對軸承運行很不利，溫度較高，通過外圈的膨脹而減小負游隙的程度。另外軸承運行時，軸承外圈與軸承套必然也出現過盈，而使滾動體受擠壓，招致軸承因發熱過早而損壞。(2)為避免軸承外套在軸承室中周向滑動，可使端蓋(或軸承套)與軸承內、外蓋止口深度在軸向的累計公差為“+”，且累計在內、外蓋的平面接合面處，以保證內、外蓋夾緊軸承外套(在軸承內外蓋的設計時，止口長度的公差等級可用H11而不是h11)。對于隔爆型電機，此間隙不要大于0.2mm。數控或數顯機床均可以保證此公差。(3)三相異步電動機的軸承游隙選用上，根據生產經驗，在低壓電機中，2p電機一般都選用C3組游隙，4p電機可以選用C3組游隙或標準游隙，6p及以上則都用標準游隙即可。在高壓電機中，2p及4p電機一般都選用C3組游隙，6p及8p電機選用CM游隙，10p及以上電機選用C0游隙。當然此游隙的選擇都是只針對電機的標準設計而講，如果客戶有特殊要求那就另當別論了。

2.3 零部件加工精度不夠及電動機裝配不當導致軸承發熱

在機械加工過程中造成軸承發熱的原因有兩點：(1)電動機機座兩端止口不同心，造成兩端蓋或軸承套與機座安裝后兩端蓋或軸承套的中心線不重合，影響軸承內外圈不平行和兩端軸承不同心而引起額外磨損發熱。(2)端蓋或軸承套加工偏心，造成兩端的端蓋或軸承套不同心引起軸承發熱。現特別要指出的是軸承套這個零件，從保證同軸度來說，能不用最好不用，因為有它時，軸承先裝入軸承套，軸承套再裝入端蓋中，多一道徑向配合的尺寸鏈誤差，對于保證同軸度來說，顯然不如將軸承直接裝入端蓋中好。以上兩點要求機械操作人員在加工零件的時候要嚴格按照加工工藝保證同軸度。

電動機裝配不當導致軸承發熱的原因也有兩點：(1)端蓋與機座裝配不當，如止口清理油漆不干凈、端蓋螺栓受力不均、使端蓋裝偏等，使軸承發熱。(2)軸承蓋特別是軸承內蓋安裝時螺栓受力不均，使軸承蓋與轉軸相擦而使軸承發熱。為了保證裝配質量，首先要在裝配前徹底擦拭配合面的油污，旋螺栓要對稱旋緊，使每個螺栓受力均勻，轉子轉動靈活，否則要重新調整螺栓再旋緊。另外裝配軸承時最好用熱套法，因為用榔頭通過銅套筒敲擊軸承的內或外圈(有的裝配工人甚至用榔頭直接敲擊軸承)都會使軸承受力不均勻而損壞軸承。而加熱方法應在烘箱或感應鐵心式軸承加熱器上加熱，不可以用油煮加熱，因為油煮時會把機油滲入到軸承內部與潤滑脂混合，使潤滑脂變質。加熱時溫度控制在100℃以內，因為潤滑脂不許超過100℃，否則會流出，另外軸承在高溫下(比如超過200℃)，軸承鋼中殘余奧氏體向馬氏體轉變，將導致軸承內外圈的圓周長度增長而引起振動發熱，另外如此高的溫度相當于為軸承進行了退火處理而使軸承硬度降低。

2.4 軸承的潤滑

首先軸承潤滑脂牌號要選用正確，一般情況下，低壓三相異步電動機用ZL-3號鋰基脂的較多；高壓三相異步電動機用BHP高溫耐壓2號鋰基脂較為合適。軸承裝配涂潤滑脂時，一定要把潤滑脂用油槍擠嵌進軸承的滾道內，而且潤滑脂量一定要擠滿，因為擠進去的潤滑脂正是軸承工作時生成油膜的來源，有的裝配工人在給軸承涂潤滑脂時軸承兩邊涂的很多，而滾道內卻忽視不擠進去，裝配好電機一試驗，發現電機軸承有空響聲并伴發熱癥狀。其原因就是潤滑脂沒擠進軸承滾道而使軸承干磨。其次是加油脂量的多少，試驗反映，油量過多或過少皆不合適。太多會導致軸承發熱，太少則軸承響，起不到潤滑作用，同樣要發熱，所以只能適量而已。一般規定油脂量2p時為軸承室的1/2，4p及以上時為2/3。再次潤滑脂一定要保持清潔干凈，不得變質或混入雜質。

2.5 機械負載的影響

(1)機械負載與電動機聯軸器聯結不下，未做好定中心工作。一般剛性聯軸器允許的徑向偏差為0.03～0.05mm,允許的軸向偏差為0.02～0.04mm。聯軸器直徑大者取較大的允許偏差值。而采用彈性聯軸器時，當聯軸器直徑小于200mm時，允許的徑向、軸向偏差為0.05mm；直徑大于200mm時，允許的徑向、軸向偏差按下式計算

式中，φ—聯軸器外徑,mm。

(2)皮帶輪張力過大而在徑向拉軸承，使軸承發熱。上海某制漆企業向我們訂購了一批低壓隔爆型三相異步電動機，靠皮帶輪帶動制漆設備，運轉中發現絕大部分電機軸承有噪聲及發熱，而皮帶輪因為種種原因不能調節松緊，因此，我們只能選用軸承室公差為下差的法蘭端蓋換上，結果上述現象全部消失，電機至今運行正常。此說明問題的出現可用各種不同的角度去思考和解決。

3 結語

軸承是三相異步電動機上極為重要的零部件，而且軸承又是極為嬌貴的，因此我們只有從軸承的選用、軸承的裝配及運行現場等過程中層層把關，嚴格按照正確方法選用軸承，三相異步電動機的軸承運行溫度就會得到有效控制。

[1] 楊萬青.防爆防腐電機檢修技術問答. 北京:化學工業出版社,2008.4.

[2] 趙家禮.大中型電動機節能挖潛修理改造實踐.北京:機械工業出版社,2006.5.

[3] 趙家禮.起重及冶金用三相異步電動機修理·防爆防腐電動機修理·潛水電泵與泵用電動機修理.北京:機械工業出版社,2008.3 (電動機修理手冊:單行本).

Analysis on Bearing Temperature Rise of Three-Phase Induction Motor

HuiJianxin

(Zhongda Electric Motor Co ., Ltd ., Wuxi 214145, China)

In view of high bearing temperature phenomenon of three-phase induction motor, this paper points out various factors of causing high bearing temperature such as type selection, mating, assemble and operation state, and finally proposes some kinds of effective measures to solve problem of high bearing temperature.

Three-phase induction motor；bearing temperature；mating； lubrication；experiment

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.06.14

TM301.4+1

B

1008-7281(2016)06-0043-003

惠儉新 男 1978年生；畢業于江南大學， 現主要從事高低壓防爆三相異步電機的設計工作.

2016-09-29