電機軸承的潤滑
2019-08-12 電機軸承的可靠潤滑是使其保持理想運行工況的必要條件,而且Z終減少不必要的停機檢修時間。

1、潤滑脂潤滑
由于潤滑脂具有方便應用和獨特性質,所以經常用作電機軸承潤滑劑。電機軸承潤滑脂的主要功能是:
●減少摩擦和防止磨損
由于潤滑脂具有方便應用和獨特性質,所以經常用作電機軸承潤滑劑。電機軸承潤滑脂的主要功能是:
●減少摩擦和防止磨損
●防止軸承腐蝕
●起到防止污染物進入的密封作用
潤滑脂是一種由基礎油、增稠劑和添加劑組成的半固體潤滑劑。這些組分在可控溫度和壓力下經復雜化學反應后結合在一起。在潤滑脂中使用的基礎油可以是礦物油或合成油。礦物油可滿足大多數電機軸承應用要求。但是,對于極端溫度應用或需要間隔較長時間再潤滑的應用,則要求使用合成基礎油。增稠劑主要用作基礎油的載體和防止基礎油在應用中泄漏。部分常用增稠劑包括由鈣、鋰、鈉、鋁或鋇組成的金屬皂及復合金屬皂,如鋰復合皂。一種在電機軸承潤滑中大量應用的增稠劑為聚脲。
與許多種潤滑油一樣,添加劑被經常用來提高潤滑脂的性能。常用的添加劑包括,防腐劑、抗磨劑和極壓劑、抗氧化和腐蝕劑、傾點下降劑、潤滑劑、染料或顏料。
潤滑脂是一種由基礎油、增稠劑和添加劑組成的半固體潤滑劑。這些組分在可控溫度和壓力下經復雜化學反應后結合在一起。在潤滑脂中使用的基礎油可以是礦物油或合成油。礦物油可滿足大多數電機軸承應用要求。但是,對于極端溫度應用或需要間隔較長時間再潤滑的應用,則要求使用合成基礎油。增稠劑主要用作基礎油的載體和防止基礎油在應用中泄漏。部分常用增稠劑包括由鈣、鋰、鈉、鋁或鋇組成的金屬皂及復合金屬皂,如鋰復合皂。一種在電機軸承潤滑中大量應用的增稠劑為聚脲。
與許多種潤滑油一樣,添加劑被經常用來提高潤滑脂的性能。常用的添加劑包括,防腐劑、抗磨劑和極壓劑、抗氧化和腐蝕劑、傾點下降劑、潤滑劑、染料或顏料。
2、選擇正確的電機潤滑脂
電機軸承用潤滑脂的重要特點。
以下標準可用作優質電機潤滑脂的典型指標。
●粘度:油粘度應滿足在運行溫度下的應用負荷和轉速要求。這有助于提供更好保護和延長軸承使用壽命。在一種電機潤滑脂中的典型礦物油粘度為500-600SUS@100°F。
●稠度:潤滑脂的稠度是其Z常見特性之一。潤滑脂的稠度或硬度被稱作NLGI(美國潤滑脂學會)等級,等級范圍從000到6。潤滑脂的穩定性應滿足應用要求,因為它對達到擬潤滑區的輸送量和能力產生影響。一般NLGI2級潤滑脂是電機應用中Z常用的潤滑脂等級。
●抗氧化性:電機潤滑脂應有杰出的抗氧化性能。這將延長軸承在高速和高溫下的運行壽命。ASTMD3336高溫潤滑脂壽命測試結果表明,軸承潤滑脂在極端條件下運行表現良好。選擇一種具有高標準ASTMD3336氧化壽命的潤滑脂。
●抗磨損:除非電機安裝時在軸承上有推力負荷,通常建議使用一種不含極壓(EP)添加劑的潤滑脂。極壓添加劑可縮短潤滑脂的使用壽命而且不推薦用于不需要的場所。另一方面,設計用來承受重推力負荷的軸承可能需要用一種含有極壓添加劑的潤滑脂。
●滴點:滴點表示潤滑脂融化或潤滑油與增稠劑分離的溫度。由于電機軸承可能達到高溫工況,所以經常需要使用高滴點潤滑脂。復合鋰潤滑脂和聚脲基潤滑脂的滴點約260℃或以上。
●剪切穩定性:用ASTMD217潤滑脂錐入度測定法測量潤滑脂在100,000次工作行程后的穩定性。在該項測試中,電機軸承潤滑脂的軟化度不宜超過1至1.5NLGI等級。軟化度超過該等級的電機軸承潤滑脂會隨著油品不斷老化而從軸承中泄漏出來。
3、潤滑脂相容性
除少數特殊情況外,使用不同增稠劑類型的潤滑脂應考慮相互之間的不相容性。如果摻混不同的潤滑脂是不可避免的,則建議進行潤滑脂相容性測試。一般來說,不相容的潤滑脂會軟化或變成流體。這會造成潤滑不足和導致軸承過早損壞。也有可能發生硬化和導致潤滑不足。必須保證盡可能多地清除舊潤滑脂,經常更換潤滑脂,可將軸承中的舊潤滑脂清除掉。
4、為電機軸承更換潤滑脂
更換潤滑脂間隔時間。采用雙密封軸承設計的電機通常不需要更換潤滑脂。這是一種典型的用潤滑延長壽命的設計。另一方面,所有其它開式或單密封軸承,應定期更換潤滑脂以清除已變質、泄漏或被污染的潤滑脂。一般來講,運行條件決定潤滑脂的更換間隔時間。所有潤滑脂會在一定轉速,甚至在中等運行條件下變質。主要原因為氧化、油過度滲出和機械運行。在高溫條件下,油揮發也是原因之一。氧化Z終增加油的粘度和造成皂的硬化。少量油滲出是可以接受的,但滲出量過多則會降低潤滑脂保持一個有效潤滑油膜的能力。機械運行或剪切可能改變潤滑脂的特性,如穩定性,使得潤滑脂不再滿足應用要求。油過量揮發可能導致潤滑脂硬化。變質通常以硬化、干燥、油泥告終,Z終導致既無法潤滑軸承也不能阻止污染物進入等后果。
影響潤滑脂更換頻率的運行因素和其它因素包括:溫度、使用連續性、潤滑脂注入量、軸承尺寸和轉速、密封有效性和潤滑脂在特殊應用方面的合適性。
?。?)較高的潤滑脂溫度加快氧化速度,超過49℃時每升高10℃,潤滑脂的氧化速度提高一倍。高溫還會增加滲出性和油脂揮發性。另外,隨著溫度的升高,潤滑脂有軟化傾向,而且可能變成流體而從軸承箱中漏出。在各方面條件都相同的情況下,高溫運行要求更加頻繁地更換潤滑脂,或者使用耐高溫潤滑脂。
?。?)使用連續性是指每天或其它時間單位的使用小時數。一種連續承受變質因素的潤滑脂,與僅偶爾使用的軸承潤滑脂相比,需要更高的更換頻率。
?。?)在一個設計合適的軸承箱中注入大量潤滑脂,與在按比例縮小的軸承箱中注入少量潤滑脂相比,前者使用時間更長。與大量潤滑脂的一等份相比,少量潤滑脂的工作頻率更高,而且不會從備用容量中受益(包括更多油脂和添加劑)。然而,在中等條件下,在一個工廠預注入型潤滑密封軸承中的少量潤滑脂可能持續較長時間,甚至數年。
(4)一個軸承Dn值(孔徑[單位:毫米]×轉速[單位:每分鐘轉速])與滾動體的線性速度成正比,而且可用作確定潤滑劑更換頻率的一個依據。在Dn范圍150000至200000或更高值運行的軸承內,在元件通道內的潤滑脂承受苛刻的運行條件和高溫條件。這類軸承要求采用更高的潤滑脂更換頻率,而且甚至要求正確地選擇不會過度變稀的潤滑脂。有些軸承制造廠用Ndm(轉速[單位:每分鐘轉速]×軸承的節徑[單位:毫米])來代替Dn。這種方法有較高參考值,但應考慮滾動體尺寸和軸承截面直徑的影響。
(5)振動會造成更多潤滑脂進入滾動體通道,潤滑脂在此承受過度運行和熱量。因此減少了潤滑脂壽命,尤其是在高速軸承中。在軸承中的攪拌和剪切動作碾碎部分潤滑脂,潤滑脂因此變成過量泄漏的流體。其中任何一種因素均需更頻繁地更換潤滑脂。
(6)如果潤滑脂承受以下任何重要特性的臨界條件——氧化、滲漏、泵送性、抗磨和抗腐蝕特性或機械穩定性,則通常需要更頻繁地更換潤滑脂。
因此,決定何時和多久更換一次潤滑脂不是一件簡單的事情。通常情況下,這項決定應參考過去的經驗、設備制造廠和潤滑脂供應商的建議。大多數用于滾動軸承的潤滑脂更換間隔從兩周至兩年不等。但許多滾動軸承仍在年度計劃檢修停機期間更換一次潤滑脂。在下限條件下,軸承以極限轉速或接近極限轉速運行時,其更換潤滑脂的頻率應為6-8小時一次。
遵守合適的潤滑脂更換計劃非常重要,因此可保證舊的潤滑脂有足夠的柔軟度,以便于舊潤滑脂順利清除。軸承或設備制造廠推薦的潤滑脂更換間隔時間,以運行條件和潤滑脂類型為依據。通常情況下,連續運行的輕負荷至中等負荷電機,要求至少每年更換一次潤滑脂。按照每高于標稱推薦溫度10℃,潤滑脂更換間隔時間減少一半的原則。
確定潤滑脂正確更換頻率可參照圖1。

圖1 潤滑脂更換頻率
5、確定正確的潤滑脂注入量
確定電機軸承的潤滑脂注入量是軸承初次潤滑和更換潤滑脂的Z重要步驟之一。潤滑脂注入量不足會因潤滑不足導致軸承故障。另一方面,潤滑脂注入量過多也會導致軸承故障和因潤滑脂被帶入繞組內引發問題。以下兩種方法中的一種被經常用于確定軸承的潤滑脂注入量。
(1)軸承內剩余空間的1/2至2/3(當運轉速度小于軸承極限速度的50%時)。軸承內剩余空間的1/3至1/2(當運轉速度大于軸承極限速度的50%時)。
?。?)確定軸承合適潤滑脂注入量的另一種方法是采用以下公式。
這是計算一個標準應用所需潤滑脂量的簡便計算方法。
潤滑脂注入量(克)=軸承外徑(毫米)×軸承寬度(毫米)×0.005,或潤滑脂注入量(盎司)=0.114×(軸承外徑)英寸×(軸承寬度)英寸。
用潤滑脂填充軸承及軸承箱是常用方法。除固定好軸承外,軸承箱也起到一個潤滑脂儲槽的作用。在將潤滑脂注入軸承箱時,可使用以下方法。
●30%至50%注入量——典型用量。對極高轉速,應采用潤滑脂注入下限,以減輕潤滑脂承受的攪拌和過熱條件。向軸承過量注入潤滑脂可產生過熱傾向,而且在較高轉速下甚至更熱。
●50%至75%注入量——用于低速,或者沒有其它更換潤滑脂的方法時,用潤滑脂注入軸承箱50%至75%。在軸承箱填充完畢和電機啟動后,轉動元件將多余潤滑脂從轉動線路之間推入軸承箱,僅留下一層用于減少磨擦和磨損的潤滑脂薄膜。
●完全充填法——如果軸承運行環境特別臟,則可能需要將軸承箱填滿,但軸承本身僅容納足夠的可用潤滑脂。也可用減壓法裝滿軸承箱。
完全填充法始于用潤滑脂注入軸承和軸承箱至75%,為滾動體推出的過量潤滑脂留出足夠的容納空間。如果將軸承箱填滿,則滾動體之間的潤滑脂可能沒有出口而且可能嚴重損壞。因此造成的摩擦可能變得很大,進而導致軸承溫度快速升高。高溫可能加速潤滑脂變質,可能因潤滑不足導致軸承損壞。進一步講,潤滑脂的膨脹可能將其擠入電機繞組,導致電機損壞,或者造成密封破裂。為防止發生該類故障,可通過將排脂螺栓拆除后運行電機,直到多余潤滑脂全部排出。這就是減壓法。
重要的是,應通過確認注油槍的每次加注量來估計潤滑脂的總注入量。軸承制造廠經常推薦通過重量或體積計算一個軸承的潤滑脂注入量。在實際操作中,經常通過注油槍的加注次數確定注入一個軸承的潤滑脂總量。因此,通過了解注油槍每次射出量計算潤滑脂注入量是非常重要的。注油槍制造廠通常提供每槍加注量。然而,可通過計算分配已知潤滑脂量的射出次數調校注油槍。可用任何實驗室天平確定一次加注重量,測量單位Z好用克或盎司。然后,可計算達到要求注入量(重量)的加注次數。
請注意,每槍的體積或重量根據潤滑油密度的變化稍有變化。
一旦確定了潤滑脂的注入量,必須將其轉換成一個注油槍的合適注入次數或泵送次數。注油槍型號標準化有利于確定全廠范圍內電機潤滑脂的正確注入量。
添加潤滑脂型軸承的軸承箱允許用一個低壓注油槍更換潤滑脂。圖2是一個開放式軸承,在一側設有一個輔助潤滑脂儲槽。由于更換潤滑脂僅取代和擠出外軸承箱內的潤滑脂,所以該項設計的清除功能是有限的。排脂通道應采用較短的大管徑管道。圖3采用自由排脂設計。被擠入一側的新潤滑脂經滾動體進入另一側。再者,排脂通道應盡可能短而且采用大管徑。圖3,必要時在電機內采用一個緊湊布置而且可按圖更換潤滑脂。

圖2 用于換脂的軸承箱


圖3 自由排脂箱設計。
設計在右側,有時候被稱作縱向潤滑脂設計,由于排脂通道較短而直徑較大,所以比設計在左側更可取
通常用減壓法更換軸承潤滑脂。
(1)拆下排脂螺栓和從排脂口清除舊潤滑脂。
(2)清洗壓力管件和注油槍管嘴以防污染物或磨料進入軸承。
?。?)用一臺手動注油槍,將潤滑脂注入管件,直到在排脂口出現新潤滑脂。電機應保持運行和預熱以保證潤滑脂分布更好。
?。?)在注入新潤滑脂后,運行電機直到多余潤滑脂經打開的排脂口擠出。清除多余潤滑脂并裝上排脂螺栓。
注意:在電機停運時注入潤滑脂,僅注入一半容量。全速運行電機5-10分鐘,然后添加另一半。這樣做可清除軸承內的舊潤滑脂,而且防止填充過多和密封破裂。
初次充填開放式軸承時,可采用減壓充填法。然而,在將軸承加油工具裝入軸承箱之前,Z好用手或用軸承工具箱將潤滑油注入軸承。如果軸承未預裝填,則應在組裝后,用注油槍將潤滑油注入組件直到確定其均勻分布在軸承上,而且沒有從入口到排脂口的短路。啟動電機并完成減壓過程。
兩面帶蓋的雙密封軸承,通常采用潤滑延長壽命型設計。密封延長壽命型軸承,用工廠提供的正確潤滑脂量預裝填,而且不需要進行初次潤滑或在線潤滑。因此,軸承箱通常不采用更換潤滑脂的設計結構。
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2019.08.12
