

在检查轴承故障模式时,外部因素通常是故障的主要原因,而不是制造缺陷。虽然制造缺陷是可能的,但更常见的是处理环境、人为和应用损坏。每种情况都会带来一系列不同的故障可能性,必须了解和解决这些可能性,以确保设备可靠高效地运行。外来污染、安装和维护不当、潜在的轴电流和温度都是缩短轴承使用寿命的主要因素。这些因素和其它因素可以通过适当的处理、安装技术和技术进步来缓解。
环境因素在决定轴承的性能和寿命方面起着重要的作用。工作环境直接影响轴承的密封和润滑。材料选择不当会导致过早磨损、故障和效率降低。了解如何减轻环境因素对于确保实现最大的轴承功能和使用寿命至关重要。
在灰尘、污垢或其它磨蚀性颗粒含量高的环境中,轴承故障的风险很高。如果没有适当的密封,污染物就可以不受干扰地进入轴承,并对轴承座圈和滚动元件造成灾难性的损坏。进入轴承的外来颗粒会产生磨损,导致性能降低、工作温度升高和最终故障。当颗粒进入轴承的润滑剂中时,它们就像研磨剂一样在对称表面上产生不均匀的磨损。
适当的外部密封可以减轻环境污染的影响。根据环境的需要和资产的重要性,唇形密封和轴承隔离器可以提供不同程度的保护。唇形密封以摩损为代价提供保护,而轴承隔离器以价格为代价提供保护。
唇形密封通常从外部压入轴承箱,并使用单或双弹簧加载的内“唇”抵靠在旋转轴上。如果密封过紧,轴上会出现磨损槽,为污染物制造出可以进入的通道;如果密封的内径太大,污染物可能会穿过密封和轴之间的间隙。正确的机加工轴和箱体公差对密封的寿命和有效性至关重要。这种基本级别的保护非常适合低污染环境。
轴承隔离器是轴承密封保护的一个相对较高的级别。它们使用与轴承类似的概念,因为它们通过一个静止和一个旋转部件来形成密封。静止部件被压入箱体,而旋转部件则使用O形圈密封到轴上。隔离器使用一系列带有O形圈的内部舌片和凹槽来产生迷宫式密封效果,可以在异物到达轴承之前将其排出。
两种密封方式都需要选择合适的材料。高温可能需要含氟聚合物弹性体和合成橡胶化合物,以确保密封件不会熔化。出于腐蚀考虑,化学因素可能需要玻璃填充聚四氟乙烯(PTFE)轴承隔离器来代替青铜。在选择密封方式时,污染物的性质以及安装位置决定了基础材料。
从制造开始,人为因素就影响着一台设备。大多数人只能在设备到达目的地后才能决定如何处理。在这种情况下,安装和维护实践可以帮助确保设备以最佳方式运行。
安装旋转设备时,必须将其与驱动设备对中,以确保轴承在制造商基于应用的公差范围内运行。必须考虑包括转速(rpm)和运行温度在内的各种因素,以确保运行中的对中是正确的。设备转速决定了可用的运行间隙量。工作温度将决定驱动系统中每个组件的温升。了解了这些因素后,技术人员就可以使用激光系统来确保选择并实现适当的运行对中公差。
对中后将设备连接在一起时也必须小心。在直接驱动应用中,驱动机和被驱动设备同轴运行。半联轴器应能够在没有外力的情况下定位,并使用定位螺钉或类似的机械方法锁定到位。将联轴器强制按压到位会导致摩擦腐蚀压痕和轴向推力。摩擦腐蚀压痕是滚动体滚道中存在的冲击凹坑。这些凹坑充当滚动元件上的锤击装置,并且将继续使滚道和滚动元件变形,直到它们出现过早的、通常是灾难性的故障。
轴向推力导致滚动元件在其预期空间之外运行。这通常会导致接触面比设计的要宽。更宽的表面接触会导致工作温度升高,进而导致材料失去结构完整性并过早失效。应使用相关设备进行对中,如果可能的话,应在事后将联轴器定位并固定,并使其处于自由状态。如果应用的是皮带驱动,应在设备的驱动端指定一个滚柱轴承。应进行皮带轮对中,以确保皮带跟踪正确。然后,应根据应用和轴承尺寸对皮带进行预加载,以确保滚柱轴承的正常功能,该轴承设计为在径向载荷下工作。
轴承寿命还受到应用设备的功能及其供电方式的影响。应检查设备的工作状态,以确保选择合适的轴承和润滑。有些应用,如振动马达,需要具有更大游隙的轴承和高压润滑脂,以承受振动引起的压痕效应。高速应用将要求轴承加工到更严格的公差。
同样重要的是,要知道是否由于驱动机中能量转换产生的循环电流而通过驱动机轴传递到泵轴承(即轴电流腐蚀 – 泵沙龙注1)。必须使用适当的缓解技术来消除或减少循环电流的影响(可在联轴器上增加绝缘垫 – 泵沙龙注2)。这对设备的寿命至关重要。
为了对抗循环电流(对电动机轴承的影响),必须存在一条低阻抗的接地路径。这种从旋转轴到地面的转换可以使用碳基轴接地刷或使用导电微纤维的轴接地环来实现。这两种方法都应该与绝缘或混合绝缘轴承配对。这为破坏性电流提供了最佳的接地路径,而不会损坏轴承。其它形式的轴承电流保护可用于解决变频驱动器和输入电源的潜在问题。

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