电机轴承技术

2012年4月20日电机轴承技术内部交流一、电机轴承分类与使用要求二、电机轴承噪音问题分析●１、滚动体缺陷;●２、保持架缺陷;●３、内沟（滚）道缺陷;●４、超精缺陷;●５、清洁度问题;●６、外沟（滚）道缺陷;三、电机轴承选型应用问题●１、识别顾客需求;●２、确定选型程序;●３、额定负荷极限转速;●４、密封与润滑;●５、典型工况受力分析;●６、特定工况选型;四、电机轴承失效模式●１、疲劳剥落失效;●２、磨损失效;●３、保持架变形断裂;●４、腐蚀和锈蚀失效;●５、电蚀造成的失效；●６、漆锈造成的失效；●７、表面烧伤失效;●８、安装、配合不当轴承失效。内容提要●电机轴承使用范围广：１、家用电气电机：筒式（吸尘器）电机、空调电机、洗衣机电机；２、汽车电机：空调电机、雨刮电机、门窗电机、天窗电机等；３、电主轴（电机）：高速磨床、加工中心、雕刻机、高速钻等电主轴；４、中小型工业电机：普通电机、防爆电机、调速电机、振动电机、高速电机；５、高压电机：３００KW以上，６０００（６３００）V；１００００V。●电机轴承要求较高：１、对轴承振动噪音的要求；２、对轴承温升的要求；３、寿命及可靠性。轴承型号电机机座号电机功率电机级数６３０９１６０111518.511157.511246６３１２２００30373018.522246６３１７２８０759045557590246轴承零件的制造缺陷及保管使用不当导致的电机初始噪音不能达到客户要求；密封、润滑不当等导致电机轴承的噪音寿命下降；考虑密封件、润滑剂的选取及使用；电机轴承安装使用不当导致的轴承性能达不到客户要求，表现为振动噪音可靠性下降。滚动体表面的划伤，塔塔声。滚动体圆度、波纹度不好，咕咕声。滚动体表面的磕碰伤，塔塔声。钢球表面的刀切伤１、特征：高频特性，声音比较尖锐，声音时有时无、时大时小不连续；为非周期性信号。２、影响：对２、４级电机会产生异音，对S0910信号敏感、对BVT信号不太敏感。３、措施：滚动体表面的划伤、磕碰伤不能通过测振完全识别出来；只能通过控制其制造、流通、使用环节，达到减少缺陷的目的。滚动体圆度、波纹度不好，咕咕声。钢球表面的划伤保持架制造缺陷产生的轴承异音，周期性的中频信号１、特征：中频特性，类似流水声或马蹄声，规律性很强；严重时表现为保持架涡动或啸叫；保持架缺陷对S0910信号不敏感、对BVT信号敏感；２、影响：对轴承的高速性能影响很大，尤其２级或高速电机；３、措施：控制保持架的蹿动量、引导间隙；防止保持架兜孔变形。保持架制造缺陷产生的轴承异常波内圈滚动表面产生磕碰伤伤，嗒塔声或笛笛声内圈滚动表面产生锈蚀或大量磕碰伤内圈滚动表面有磕碰伤，产生的异常波１、特征：单一内圈滚动表面缺陷对S0910信号和BVT信号都敏感，为周期性连续信号，尤其较大面积的划伤、磕碰伤群、锈蚀会产生高频特性；２、影响：内圈的制造缺陷对各种工况都会产生不同的影响形式和程度；对噪音、温升、疲劳寿命等；３、措施：控制物料流转及周期；及时检验内径磨、超精工序的工装及上下料过程。１、特征：基础波比较粗，嗡嗡声；外圈滚动表面局部或沟道单面的超精缺陷随测点变化。２、影响：噪音、温升、寿命；３、措施：控制滚动表面粗糙度及峰值、波纹度、丝路的均匀性。超精缺陷除基础波变粗，往往还伴有异常波等缺陷清洁度引起的异常波垃圾音，杂乱无规律较大颗粒垃圾引起的异常波，杂乱无规律，声音尖锐１、特征：高频特性，无规律性；声音尖锐，噼啪声，声音偶有偶无、时大时小，对S0910信号敏感尤其峰值、对BVT信号不太敏感。２、影响：低速轴承的磨粒磨损；高速轴承异音、温升。３、措施：控制清洗煤油、防锈油品清洁度；改善清洗、防锈工艺。较大颗粒垃圾引起的异常波，杂乱无规律，声音尖锐外圈滚动面有磕碰伤产生的异常波外圈滚动面有块状超精缺陷产生的异常波和基础波变粗外圈滚动面有大量磕碰伤产生的异常波，表现为高频特性外圈滚动面有划伤产生的异常波１、特征：外圈伤较大的声音比较尖锐，同一测点有周期性的嗒塔声；但随测点变化而变化。２、影响：异音、疲劳剥落。３、措施：控制物料流通，检查磨、超环节的工装及上、下料过程。测点不变的情况下，外圈伤有周期性识别顾客的需求，工况分析；确定轴承选型的程序；额定负荷验算；极限转速与轴承实际转速；润滑与密封确定；游隙问题确定；各种工况下受力分析；特定工况下的轴承选型。1、工作转速（正常工作转速、极限转速）2、工作温度（正常工作温度、极限工作温度）3、工作负荷（平稳负荷、冲击负荷）4、相关配合（轴承室材料：铝盖、铸件、钢板）5、振动噪声（加速度值与精度等级相关性不强，速度dn值与精度）6、精度选用（振动噪声与精度等级）7、轴承安装方式(支承方式、水平安装、垂直安装)8、对产品密封性能与密封结构要求9、对产品寿命的要求10、对产品润滑的要求1、选择轴承类型：根据载荷种类，方向和大小来决定轴承的种类。2、确定所需额定动载荷：由实际作用于轴承的载荷，确定当量动载荷，再根据要求的轴承的寿命确定额定动载荷。3、根据确定的额定动载荷查找与之相近的轴承型号；并查出轴承内径，外径，宽度等外形尺寸，额定静载荷，极限转速。4、检查额定静载荷：由轴承承受的实际载荷计算当量静载荷，检查是否当量静载荷不大于额定静载荷；如不满足上述条件优先选用尺寸较大的轴承；对选择精度要求较低，平稳运转要求不高，没有冲击和振动的情况，可允许当量静载荷略大于额定静载荷。5、检查极限转速：轴承的工作转速一般应低于轴承的极限转速，当轴承的工作转速接近或高于极限转速时，应考虑选择轴承的润滑方式等。6、选择轴承游隙：考虑轴承与轴和轴承座的配合，工作温度，载荷引起原始游隙的变化，选择适当的游隙。7、选择轴承预紧：为降低轴承振动，噪音和提高运转平稳性，提高支承刚性，可对轴承进行预紧。8、选择轴承的精度等级：根据对选择精度，振动，噪音，摩擦，温升的要求选择。9、选择润滑剂和润滑方式：优先选择脂润滑；高速和要求温升低的场合，油润滑。10、选择密封形式：为防止外界杂质侵入和润滑脂泄露，选择密封轴承。11、选择轴和轴承座的配合：考虑载荷的种类和大小，选择轴承与轴和座的配合。12、检验轴向承载能力：如存在轴向负荷，应检验该类轴承轴向载荷的能力允许值。1、径向额定静负荷：Cor=F0×i×Z×DW²×Cosα2、径向额定动负荷：当DW≥25.4mm时Cr=bm×Fc×Z×DW²×(iCosα)²当DW≤25.4mm时Cr=3.647bm×Fc×Z²/³×DW³/²×(iCosα)²/³注：F0,Fc由钢球直径和中心经比值查表得到轴承的极限转速是指在一定的载荷，润滑条件下允许的最高转速；极限转速和轴承的尺寸，类型，载荷大小和方向，润滑剂种类和润滑方法，游隙，保持架结构，冷却条件有关；轴承的极限转速不可能通过计算得到；根据国内外使用经验，试验结果推断而出。选用轴承时，一般不要超出样本中的极限转速值。轴承填脂量过少会降低轴承寿命，过多会增加轴承发热。恰当的填脂量由轴承的极限转速与实际转速的比值N确定：N1.25填脂量为轴承内空间的1/31.25≤N≤5填脂量为轴承内空间的1/3~2/3N5填脂量为轴承内空间的2/31、轴承的密封性能包括四个方面：①摩擦力矩②漏脂率③温升性能④防尘性能2、漏脂率：接触式≤5%，非接触式≤10%；测试转速：0.3倍接触式密封轴承极限转速环境温度：20±10ºC试验时间：6个小时。3、轴承的温升性能：接触式≤55ºC，非接触式≤45ºC；测试转速：0.75倍接触式密封轴承极限转速环境温度：20±10ºC试验时间：6个小时。4.1、轴承的防尘性能：接触式≤80000个/cm³，非接触式≤16000个/cm³；测试转速：0.3倍接触式密封轴承极限转速环境温度：20±10ºC试验时间：6个小时。灰尘介质箱：填灰量0.4~0.6%V（V填灰箱容积）转速50r/min4.2、轴承的防尘性能评定标准：一级防尘：脂样为原色，呈全透明状，显微镜检查无灰尘介质颗粒二级防尘：脂样为原色，呈全透明状，显微镜检查有灰尘介质颗粒三级防尘：脂样大部分为原色，小部分开始变色，呈半透明状四级防尘：脂样大部分变色，小部分为原色，呈灰色状五级防尘：脂样全变色，呈黑色，不透明状六级防尘：脂样全变色，呈黑色，不透明状，且轴承游隙显著增大１、润滑的作用：形成一层薄薄的油膜将滚动体和滚动面分开减少摩擦、磨损；使轴承滚动接触面形成适当的油膜，延长轴承寿命；排出摩擦产生及外部传来的热，防止轴承过热，延缓防锈油自身老化；防止异物侵入轴承内部、防锈、防腐蚀；２、润滑油脂：基础油：矿物油、半合成油PAO、合成油（二脂油、硅酮油、聚乙二脂油、聚乙烯醚油、氟碳油、氟硅油、全氟聚醚）稠化剂：①金属皂基：锂皂基，耐水性好、机械安定性好；钙皂基，耐水性好、耐热性差；钠皂基，耐水性差、耐热性好。②非金属皂基：硅胶、本顿等无机物；尿素、氟碳、聚四氟乙烯化合物；非金属皂基耐热性好。油脂名称制造厂家基础油增稠剂稠度滴点使用温度颜色特性Multemp-SRL协同Kyodo多元醇脂十二脂（聚脲）锂基２４４２１０-50～150°C淡黄色耐水、高转速、音质好、高温寿命、低温力矩Multemp-SBM协同Kyodo合成烃油双脲素２６０２６０-40～170°C淡棕色耐水、高转速、高温寿命、低温力矩Multemp-ETK协同Kyodo合成乙醚＋多元醇脂芳香族双层脲素３００２３０-40～200°C乳白色耐水、高转速、高温寿命、低温力矩MultepSUPERN协同Kyodo石蜡矿物油双层脲素２７５１９５-40～180°C淡黄色耐水、高转速、音质好、高温寿命、低温力矩SHELLAV2壳牌SHELL矿物油锂皂基２８０１８０-25～120°C浅褐色耐水、高速、低负荷SHELLALVANIARLQ2壳牌SHELL矿物油锂皂基２８５１８５-25～120°C黄棕色耐水、音质好、低温低力矩MOBILPOLYREXEM美孚MOBIL埃索ESSO矿物油聚脲基３４０２８８-40～180°C蓝色耐水、高转速、音质好、高温寿命、低温力矩CheveronSRI2雪佛龙Cheveron石蜡矿物油合成脲素２８０２４３-30～150°C绿色耐水、耐高温寿命COSMOEMQ2COSMO30%矿物油70%合成油复合锂皂基-30～130°C淡黄色高速、轻载MP-DXNO:2日本矿油矿物油锂皂基２７８１９９-30～130°C黄褐绿色高速、轻载HP300道康宁全氟聚醚聚四氟乙烯-35～280°C白色温度范围宽添加剂：①极压添加剂：承受重载荷、冲击载荷；②抗氧化剂：延长使用寿命。其它：①结构稳定剂②防锈剂③防腐剂。３、润滑油：①一般场合选用：不含添加剂的矿物油；②特殊场合选用：添加耐极压性、防老化添加剂；③合成油的选用：温度、转速极高或极低的场合。轴承温度°C转速dn值(dm×n)普通载荷重载、冲击适用轴承-30～0通用22～32＃46＃通用0～601500046～68＃100＃通用15000～8000032～46＃68＃通用80000～15000022～32＃32＃通用150000～50000010＃22～32＃深沟球、短圆柱60～10015000150＃220＃通用15000～80000100＃150＃通用80000～150000150000～50000068＃32＃100～150＃68＃通用深沟球、短圆柱100～150通用320＃通用润滑油的选用表轴承使用条件轴承使用部位选用游隙承受重载荷、冲击载荷、过盈量大振动电机C3承受重载荷、冲击载荷、过盈量大振动筛C3、C4承受重载荷、冲击载荷、过盈量大工作温度高、转速较高振动压路机C4、C5承受不定向载荷，内、外圈均采用紧配合牵引电机C4轴承或轴承内圈受热造纸机、烘干机C3、C4轴承或轴承内圈受热轧机C3、C4降低旋转振动与噪音微型马达C2存在圆度偏差的轴承座外圈受径向负荷同时受径向负荷及轴向负荷的变