據(jù)不完全統(tǒng)計,電機軸承的失效中有百分之十六與不當(dāng)?shù)陌惭b有關(guān)。在一般的電機軸承安裝過程中,我們強調(diào)一系列操作環(huán)境,操作流程,操作方法,但事實上仍然有很多一線生產(chǎn)人員對軸承采取了不當(dāng)?shù)陌惭b方法。
對于電機中常用的軸承——深溝球軸承而言,這些不當(dāng)?shù)牟僮髦?**典型的就是對軸承的“敲擊”。敲擊總體上有兩種模式:
·第一種,敲擊的沖擊載荷不通過軸承滾動體;
·第二種,通過軸承滾動體。
安裝負荷,或者是安裝的敲擊,在一定限度內(nèi)只要不通過軸承的滾動體,那么對軸承的損傷是可控的??刂坪们脫袅Γ瑢S承不會造成嚴(yán)重損傷。
但是對于安裝力通過滾動體的敲擊安裝,會對軸承造成傷害,換句話說,是軸承損壞潛在的重要原因。嚴(yán)重的,在軸承滾道表面留下塑性變形,軸承一運轉(zhuǎn)就有噪聲。萬幸的是,這樣的問題很容易發(fā)現(xiàn)。那么,另一種軸承內(nèi)部滾道部分有了輕微的變形,但是變形不至于導(dǎo)致軸承在運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)宏觀上的征兆。隨著軸承的進一步持續(xù)運轉(zhuǎn),軸承滾道在初次損傷部位開始出現(xiàn)疲勞失效,從而可以聽到軸承的噪聲。
此時電機已經(jīng)在該工況下運行了一段時間,如果維護人員注意到了這個噪聲及時更換維修,后果還比較可控;但是如果維護人員忽略了軸承的噪聲信息(尤其在一些環(huán)境噪音非常大的工況下),軸承很容易***終失效燒毀甚至造成更大的損失。
這種情況下,軸承的失效會出現(xiàn)如下圖一樣的痕跡:
該失效形式看似屬于表面下疲勞(次表面疲勞),但是其失效痕跡有固有的特征,***大的一點就是疲勞點成等間距分布,且間距等于軸承滾動體之間的間距。
具備了這些特征,就可以比較有把握的判斷為安裝時候的敲擊帶來軸承滾道的失效。因為,滾道表面等滾動體間距的疲勞點說明在等滾子間距的地方出現(xiàn)了初始疲勞的損傷。而如果疲勞是在軸承運轉(zhuǎn)的時候出現(xiàn)的,由于滾動體在滾道上做圓周運動,沒有辦法停下來呈現(xiàn)等滾子間距的傷害。
所以,這種傷害只能是在軸承靜止的時候,同時存在有強大外力,產(chǎn)生的初始損傷的進一步發(fā)展而導(dǎo)致的。
電機安裝之后,在不運轉(zhuǎn)時承受巨大徑向負荷的機會不大,因此很大可能是安裝時候的敲擊損傷。(有別于振動工況下的損傷,這種情況下失效點間距不一定等于滾子間距,他文另述。)
電機中另一種常用的軸承是圓柱滾子軸承。圓柱滾子軸承在安裝過程中***容易出現(xiàn)的損傷是軸承滾道以及滾動體之間的軸向拉傷。
下圖是一個典型的圓柱滾子軸承安裝時對滾道造成的拉傷痕跡:
圖中所示的是一個NU型圓柱滾子軸承內(nèi)圈。內(nèi)圈表面有一些沿著軸向的痕跡,這些痕跡的典型特征是:沿軸承的軸向分布,失效痕跡呈現(xiàn)軸向拉伸痕跡(如果用顯微鏡觀察,會發(fā)現(xiàn)金屬表面刀痕方向改變),很多情況下呈現(xiàn)一頭大一頭小的三角形態(tài)。
這種失效痕跡有時候與滾子間距相等,有時候呈現(xiàn)類似相等的分布。尤其在多次安裝之后,很有可能不呈現(xiàn)完全的等滾子間距痕跡。
但是,一條失效痕跡等滾子間距的地方,往往可以找到另外其他的相似痕跡。
這樣的痕跡形成與安裝過程有關(guān)。通常安裝圓柱滾子軸承,會先把軸承內(nèi)圈熱套到軸上,將外圈裝在軸承端蓋上,然后將帶軸承外圈的端蓋放在軸承內(nèi)圈上,向軸承內(nèi)圈方向推。這個“推”的過程往往會造成軸承滾道拉傷,從而形成圖片中類似的痕跡。這樣的痕跡初期就會出現(xiàn)電機軸承的噪音,后期隨著失效的發(fā)展,會出現(xiàn)更多的并發(fā)癥。
不論是球軸承的安裝損傷還是圓柱滾子軸承的安裝損傷,在電機運行的時候如果看軸承的頻域振動,都會發(fā)現(xiàn)軸承圈的缺陷頻率,拆卸軸承就會發(fā)現(xiàn)類似于圖片的失效痕跡。只不過根據(jù)失效程度不同,痕跡的嚴(yán)重程度有所不同。
電機工程師如果遇到拆卸下來的軸承具備上述圖片特征,就可以在軸承的安裝環(huán)節(jié)尋找徹底解決問題的方案。