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电机轴承敲击安装后的典型损伤

更新时间:2023-09-12      点击次数:595

     据统计,电机轴承的失效中有百分之十六与不当的安装有关。在一般的电机轴承安装过程中,我们强调一系列操作环境,操作流程,操作方法,但事实上仍然有很多一线生产人员对轴承采取了不当的安装方法。


     对于电机中常用的轴承——深沟球轴承而言,这些不当的操作中最典型的就是对轴承的“敲击"。敲击总体上有两种模式:



     安装负荷,或者是安装的敲击,在一定限度内只要不通过轴承的滚动体,那么对轴承的损伤是可控的。控制好敲击力,对轴承不会造成严重损伤。


     但是对于安装力通过滚动体的敲击安装,会对轴承造成伤害,换句话说,是轴承损坏潜在的重要原因。严重的,在轴承滚道表面留下塑性变形,轴承一运转就有噪声。万幸的是,这样的问题很容易发现。那么,另一种轴承内部滚道部分有了轻微的变形,但是变形不至于导致轴承在运转时出现宏观上的征兆。随着轴承的进一步持续运转,轴承滚道在初次损伤部位开始出现疲劳失效,从而可以听到轴承的噪声。


     此时电机已经在该工况下运行了一段时间,如果维护人员注意到了这个噪声及时更换维修,后果还比较可控;但是如果维护人员忽略了轴承的噪声信息(尤其在一些环境噪音非常大的工况下),轴承很容易最终失效烧毁甚至造成更大的损失。


     这种情况下,轴承的失效会出现如下图一样的痕迹:


     该失效形式看似属于表面下疲劳(次表面疲劳),但是其失效痕迹有固有的特征,最大的一点就是疲劳点成等间距分布,且间距等于轴承滚动体之间的间距。


     具备了这些特征,就可以比较有把握的判断为安装时候的敲击带来轴承滚道的失效。因为,滚道表面等滚动体间距的疲劳点说明在等滚子间距的地方出现了初始疲劳的损伤。而如果疲劳是在轴承运转的时候出现的,由于滚动体在滚道上做圆周运动,没有办法停下来呈现等滚子间距的伤害。


     所以,这种伤害只能是在轴承静止的时候,同时存在有强大外力,产生的初始损伤的进一步发展而导致的。


     电机安装之后,在不运转时承受巨大径向负荷的机会不大,因此很大可能是安装时候的敲击损伤。(有别于振动工况下的损伤,这种情况下失效点间距不一定等于滚子间距,他文另述。)


     电机中另一种常用的轴承是圆柱滚子轴承。圆柱滚子轴承在安装过程中最容易出现的损伤是轴承滚道以及滚动体之间的轴向拉伤。


     下图是一个典型的圆柱滚子轴承安装时对滚道造成的拉伤痕迹:


   图中所示的是一个NU型圆柱滚子轴承内圈。内圈表面有一些沿着轴向的痕迹,这些痕迹的典型特征是:

-       沿轴承的轴向分布;

-       失效痕迹呈现轴向拉伸痕迹(如果用显微镜观察,会发现金属表面刀痕方向改变)

-       很多情况下呈现一头大一头小的三角形态


     这种失效痕迹有时候与滚子间距相等,有时候呈现类似相等的分布。尤其在多次安装之后,很有可能不呈现的等滚子间距痕迹。



     但是,一条失效痕迹等滚子间距的地方,往往可以找到另外其他的相似痕迹。


     这样的痕迹形成与安装过程有关。通常安装圆柱滚子轴承,会先把轴承内圈热套到轴上,将外圈装在轴承端盖上,然后将带轴承外圈的端盖放在轴承内圈上,向轴承内圈方向推。这个“推"的过程往往会造成轴承滚道拉伤,从而形成图片中类似的痕迹。这样的痕迹初期就会出现电机轴承的噪音,后期随着失效的发展,会出现更多的并发症。


     不论是球轴承的安装损伤还是圆柱滚子轴承的安装损伤,在电机运行的时候如果看轴承的频域振动,都会发现轴承圈的缺陷频率,拆卸轴承就会发现类似于图片的失效痕迹。只不过根据失效程度不同,痕迹的严重程度有所不同。


     电机工程师如果遇到拆卸下来的轴承具备上述图片特征,就可以在轴承的安装环节寻找解决问题的方案。


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