在現(xiàn)代工業(yè)與科技迅猛發(fā)展的浪潮中,電機作為將電能高效轉(zhuǎn)化為機械能的核心裝置,其身影已深深融入人類生活的每一個角落。從日常朝夕相伴的家用電器,如洗衣機、空調(diào),到工業(yè)領(lǐng)域里的大型機械,像重型機床、起重機,電機都扮演著無可替代的關(guān)鍵角色,堪稱驅(qū)動現(xiàn)代生活與生產(chǎn)的 “動力心臟”。而在電機這一復雜精妙的結(jié)構(gòu)體系中,軸承雖看似毫不起眼,卻宛如一顆關(guān)鍵的紐帶,緊緊維系著電機的穩(wěn)定運行,成為確保電機高效運作的核心保障。

電機軸承,作為連接電機轉(zhuǎn)子與定子的關(guān)鍵部件,承擔著支撐電機軸、引導軸的精確旋轉(zhuǎn),以及承受軸上空轉(zhuǎn)部件所施加負荷的重要使命。這些負荷不僅包括垂直于軸線方向的徑向負荷,還涵蓋平行于軸線方向的軸向負荷。在電機運行過程中,常常會遭遇各種復雜的工況,如啟動時的瞬間沖擊、高速運轉(zhuǎn)時的劇烈振動、頻繁的正反轉(zhuǎn)切換等,而電機軸承必須具備足夠的強度與穩(wěn)定性,才能從容應(yīng)對這些挑戰(zhàn),確保電機在各種嚴苛條件下都能平穩(wěn)運行。
一旦電機軸承出現(xiàn)故障,哪怕只是細微的損壞,都可能引發(fā)一系列嚴重的連鎖反應(yīng),給電機運行和設(shè)備正常工作帶來巨大影響。從輕微的噪音增大、振動加劇,到嚴重的電機溫度急劇升高、運行效率大幅下降,甚至導致設(shè)備停機,延誤生產(chǎn)進度,增加生產(chǎn)成本。更為嚴重的是,電機軸承故障還可能引發(fā)安全事故,對人員生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重威脅 。在一些對設(shè)備運行穩(wěn)定性和可靠性要求極高的行業(yè),如航空航天、電力能源、交通運輸?shù)?,電機軸承的故障可能會引發(fā)災(zāi)難性的后果,造成不可挽回的損失。因此,深入探究電機軸承常見故障的原因,并制定切實有效的控制措施,對于保障電機的穩(wěn)定運行、提高設(shè)備的可靠性和安全性,具有至關(guān)重要的現(xiàn)實意義。
常見故障類型及直觀表象
在電機的運行過程中,軸承故障是較為常見的問題,其故障類型豐富多樣,每一種故障都有著獨特的直觀表象,這些表象不僅是我們判斷故障的重要依據(jù),也為后續(xù)分析故障原因和制定控制措施提供了關(guān)鍵線索。
(一)磨損
磨損是電機軸承常見的故障之一,主要表現(xiàn)為滾道面、滾動體表面以及保持架等部位出現(xiàn)不同程度的磨損痕跡。在長期的運轉(zhuǎn)過程中,由于軸承與軸、軸承座之間的相對運動,以及承受的各種載荷,滾道面和滾動體表面會逐漸出現(xiàn)磨損,這些磨損痕跡可能呈現(xiàn)出均勻的磨痕,也可能是局部的擦傷、劃痕 。當磨損較為嚴重時,還可能會出現(xiàn)剝落、凹坑等現(xiàn)象。
磨損會導致軸承的間隙增大,從而使電機在運行過程中出現(xiàn)振動加劇和噪聲增大的問題。這是因為間隙增大后,軸承無法有效地支撐電機軸,使得軸在旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)晃動,進而引發(fā)振動。而振動又會進一步加劇軸承的磨損,形成惡性循環(huán)。此外,磨損還可能導致電機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,影響電機的正常運行。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在因軸承故障導致的電機停機事故中,磨損故障約占 30%,是影響電機可靠性的重要因素之一。
(二)疲勞剝落
疲勞剝落是指在軸承承受載荷旋轉(zhuǎn)時,軸承內(nèi)、外圈的滾道面或者滾動體面呈現(xiàn)出魚鱗狀的剝離現(xiàn)象。這是由于軸承在長期的交變載荷作用下,表面材料逐漸產(chǎn)生疲勞裂紋,隨著裂紋的不斷擴展,最終導致表面材料剝落。疲勞剝落通常發(fā)生在軸承的高應(yīng)力區(qū)域,如滾道與滾動體的接觸部位。
疲勞剝落會對電機的運行穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重影響,導致電機轉(zhuǎn)速波動。當軸承表面出現(xiàn)剝落時,滾動體在滾道上滾動時會產(chǎn)生不均勻的力,使得電機軸受到的扭矩發(fā)生變化,從而引起電機轉(zhuǎn)速的波動。這種轉(zhuǎn)速波動不僅會影響電機的正常工作,還可能對與之相連的設(shè)備造成損害。例如,在一些對轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性要求較高的精密機械設(shè)備中,電機軸承的疲勞剝落可能會導致產(chǎn)品加工精度下降,甚至出現(xiàn)廢品。
(三)裂紋與斷裂
裂紋與斷裂是電機軸承故障中較為嚴重的一種形式,其故障形態(tài)表現(xiàn)為在軸承的滾道、滾動體或者保持架上出現(xiàn)裂紋,嚴重時甚至會導致部件斷裂。裂紋的產(chǎn)生通常是由于軸承受到過大的載荷、沖擊或者疲勞應(yīng)力,使得材料內(nèi)部的應(yīng)力集中超過了其強度極限,從而引發(fā)裂紋。
一旦軸承出現(xiàn)裂紋或斷裂,可能會引發(fā)電機的突發(fā)故障,如電機驟停。這是因為裂紋或斷裂會導致軸承無法正常支撐電機軸,使得軸在旋轉(zhuǎn)過程中失去平衡,進而引發(fā)電機的劇烈振動和驟停。電機驟停不僅會導致生產(chǎn)中斷,還可能對設(shè)備造成嚴重損壞,甚至引發(fā)安全事故。例如,在一些大型工業(yè)設(shè)備中,電機軸承的斷裂可能會導致設(shè)備的關(guān)鍵部件損壞,維修成本高昂,同時也會對操作人員的安全構(gòu)成威脅。因此,對于裂紋與斷裂這類故障,必須高度重視,及時發(fā)現(xiàn)并采取有效的措施進行處理。
(四)腐蝕
腐蝕是指由于環(huán)境中的水分、化學物質(zhì)等因素的作用,導致軸承表面出現(xiàn)銹斑、麻點等問題。在潮濕的環(huán)境中,軸承表面容易與水分發(fā)生化學反應(yīng),形成鐵銹,從而導致表面生銹。此外,當電機工作環(huán)境中存在腐蝕性氣體或液體時,也會對軸承表面造成腐蝕。
這些腐蝕問題會逐步削弱軸承的性能,最終導致電機故障。腐蝕會使軸承表面的粗糙度增加,從而增大摩擦系數(shù),導致軸承的磨損加劇。腐蝕還會降低軸承的強度和硬度,使其更容易受到外力的損傷。隨著腐蝕程度的加深,軸承的游隙會發(fā)生變化,導致電機的振動和噪聲增大,嚴重時甚至會導致電機無法正常運行。例如,在一些化工企業(yè)中,由于電機工作環(huán)境中存在大量的腐蝕性氣體和液體,電機軸承的腐蝕問題較為常見,這不僅增加了設(shè)備的維護成本,也影響了生產(chǎn)的連續(xù)性。