Почему подшипники двигателя так сильно нагреваются и что с этим можно сделать? В этой статье мы подробно рассмотрим причины нагрева подшипников электродвигателей, начиная от чрезмерных нагрузок и плохой смазки и заканчивая факторами окружающей среды. Вы узнаете, как выявить признаки перегрева и найти практические решения для обеспечения бесперебойной работы вашего двигателя. Понимая эти механизмы, вы сможете предотвратить дорогостоящие поломки и продлить срок службы вашего оборудования.
Моторные подшипники устанавливаются внутри двигателя. Фактически, сам корпус двигателя является рабочей средой для подшипника. Поэтому, прежде чем перейти к рассмотрению особенностей перегрева подшипников, необходимо понять и проанализировать перегрев двигателя.
Двигатель, являясь устройством для электромеханического преобразования энергии, в основном работает за счет электромагнитных и механических процессов. Независимо от того, электромагнитный или механический это процесс, существуют потери, которые в конечном итоге рассеиваются в виде тепла. Это приводит к заметному состоянию перегрева.
Наиболее интуитивно понятным методом анализа перегрева двигателя является его классификация в соответствии с внешними макрокомпонентами двигателя. В широком смысле, структурный корпус двигателя включает в себя раму статора, ротор, систему уплотнений, систему подшипников и так далее.
С точки зрения внешних измерений, их можно разделить на перегрев рамы, перегрев ротора, перегрев подшипников, перегрев уплотнений и т. д.
Мы понимаем, что внешний нагрев основания двигателя зависит от нагрева обмотки.
По явлению нагрева основания можно выделить общее повышение температуры и изменения в распределении температуры основания.
Местное повышение температуры основания двигателя
Когда двигатель работает в "нормальных" условиях, внутренняя температура основания двигателя имеет определенное распределение. Это распределение связано с распределением источников тепла и количеством тепла внутри двигателя во время работы. Как правило, между различными источниками тепла существует определенная электрическая и механическая связь, поэтому их отношения нагрева также имеют определенную корреляцию.
Поэтому при нормальных условиях эксплуатации распределение температуры внутри двигателя должно иметь определенную стабильную тенденцию. Обратите внимание, что здесь говорится о "распределении температуры" и "тенденции", а не об абсолютном постоянстве.
Так называемый аномальный нагрев двигателя относится к несоответствию распределения температуры по сравнению с "нормальным" состоянием. ("Ненормальный" относится к состояниям, отклоняющимся от "нормального".) Эта "ненормальность" может указывать на неисправность, а может и не указывать. Это требует последующей диагностики и анализа неисправностей.
При обнаружении "ненормальной" локальной температуры основания двигателя основной подход к диагностике неисправности заключается в том, чтобы сначала подтвердить наличие внешних источников тепла.
Определение источника тепла - это третий слой содержания в данной схеме. Подтверждение наличия внешнего источника тепла фактически используется для определения того, является ли тепло активным, выделяемым самим двигателем, или это пассивное изменение, вызванное внешними воздействиями.
При локальном перегреве, вызванном внешним источником тепла, инженеры-конструкторы двигателей должны сначала определить, является ли сам внешний источник тепла нормальным. Если внешний источник тепла в норме и вызывает такое повышение температуры, необходимо подтвердить влияние этого повышения температуры, вызванного внешним источником тепла, на корпус двигателя.
В частности, в случае с подшипником, о котором идет речь в этой статье, речь идет о том, повлияет ли это локальное повышение температуры на работу подшипника. Если эта температура не представляет серьезной угрозы для работы подшипника, и поскольку нет проблем с самим источником тепла, эту "аномалию" можно определить как "не неисправность", и необходимо только отслеживать ее изменения, не принимая немедленных мер.
При локальном перегреве без внешнего источника тепла инженерам-мотористам необходимо проверить сам двигатель. Убедитесь, не вызван ли этот перегрев какими-то внутренними неисправностями. К распространенным ситуациям относятся локальные высокие температуры обмоток и высокие температуры на границе относительного движения между механическими частями.
Эта высокая локальная температура самого двигателя на самом деле является состоянием активного теплового изменения, полученным путем сравнения с "нормальным" распределением температуры. Обычно такое состояние с большей вероятностью является "неисправностью".
Например, локальные проблемы с изоляцией обмотки, локальные помехи в механических частях, взаимное трение и т.д. Поэтому в ситуации, когда корпус двигателя нагревается локально, а внешний источник тепла отсутствует, вероятность возникновения неисправностей в конструкции и изоляции корпуса двигателя возрастает.
Когда мы говорим, что общая температура основания двигателя повысилась, мы имеем в виду, что текущая температура двигателя выше его "нормальной" рабочей температуры. Более того, такое распределение температуры по всей структуре двигателя в основном соответствует "нормальному" состоянию.
Возможные причины общего нагрева основания двигателя включают в себя: чрезмерную нагрузку на двигатель; плохой теплоотвод двигателя; слишком высокую температуру рабочей среды двигателя; проблемы с общей обмоткой; проблемы с проводкой и многие другие. Мы остановимся на них отдельно.
Изменения нагрузки двигателя по крутящему моменту действительно приводят к колебаниям тока двигателя. Увеличение тока приводит к увеличению нагрева корпуса двигателя.
С другой стороны, если осевая и радиальная нагрузки на вал двигателя увеличиваются, подшипники нагреваются сильнее. Однако такое повышение температуры, вызванное нагрузкой, проявляется в основном как локальное повышение температуры в подшипниках двигателя, а не как повышение общей температуры корпуса двигателя.
Из этого можно сделать вывод, что повышение общей температуры двигателя связано с "ненормальными" внешними нагрузками. Как уже говорилось, "нормальная" нагрузка, с точки зрения оборудования, - это его расчетное заданное значение или условия эксплуатации, предусмотренные до проектирования.
Квалифицированный двигатель должен работать в соответствии с проектными ожиданиями при эксплуатации в расчетных условиях, которые проверяются при проектировании и заводском контроле двигателя. Однако если в процессе эксплуатации состояние нагрузки двигателя превышает первоначальные расчетные ожидания, нагрев двигателя становится "ненормальным". Если эта температура превышает контрольные нормы, следует незамедлительно принять меры.
Двигатель обычно сталкивается с "аномальными нагрузками", которые не соответствуют его номинальному рабочему циклу или номинальной нагрузке.
Для аналогии с условиями нагрузки, превышающими номинальный рабочий цикл, рассмотрим рабочего в 8-часовой смене, которого просят непрерывно работать сверхурочно, повышая тем самым уровень его усталости. То же самое относится и к двигателю.
Для условий нагрузки, превышающих номинальную, это все равно что попросить рабочего, который обычно производит десять изделий в обычных условиях, произвести двадцать, что также повысит уровень его усталости.
Конечно, это грубые сравнения. При проектировании двигателя учитывается определенная перегрузочная способность; это и есть расчетный запас. Если двигатель работает в условиях перегрузки, это может привести к общему увеличению нагрева.
Кроме того, некоторые проблемы при установке могут вызвать изменение внутренней нагрузки двигателя. Например, неплотные опоры двигателя, плохая центровка двигателя и т. д. Эти дефекты не только создают дополнительную нагрузку на механическую систему и подшипники двигателя, выделяя больше тепла, но и приводят к возникновению дополнительного крутящего момента в самом двигателе, вызывая дальнейший нагрев.
Изменения в рабочей среде двигателя включают в себя изменения условий охлаждения и температуры окружающей среды. Если рассматривать колебания общего нагрева двигателя, вызванные изменением нагрузки, как основную причину изменения общей температуры, то изменения рабочей среды двигателя влияют на условия охлаждения двигателя.
Конструкция двигателя предусматривает заданную (или номинальную) температуру рабочей среды и условия охлаждения. При изменении условий охлаждения двигателя или температуры окружающей среды соответствующая среда охлаждения после нормального нагрева двигателя также изменяется.
Уплотнение двигателя, о котором здесь идет речь, в первую очередь обозначает уплотнение между валом и статором двигателя. Эти уплотнения в основном используются для изоляции подшипниковой камеры двигателя от окружающей среды, предотвращая загрязнение подшипников. (Конечно, существуют соответствующие уплотнительные компоненты в реальных приложениях, таких как трубопроводы охлаждения жидкости, но они не входят в сферу данного обсуждения).
Уплотнения, используемые для изоляции камеры подшипника от внешней среды, также могут называться уплотнениями подшипника. Как правило, уплотнение фиксируется с одной стороны, в то время как другая сторона имеет кромку, отвечающую за уплотнение.
К нагреву уплотнения подшипника приводят в основном следующие причины: износ уплотнительной кромки; повреждение части уплотнительной кромки и т.д.
В бесконтактных уплотнениях, поскольку уплотнительная кромка не соприкасается с другими компонентами, такое относительное движение не создает дополнительного трения и не вызывает нагрева. К этой категории относится обычное лабиринтное уплотнение.
В контактных уплотнениях между уплотнительной кромкой и уплотняемым компонентом возникает взаимное притяжение. Когда двигатель вращается, между контактными поверхностями возникает относительное трение, которое может привести к некоторому нагреву. Обычно это тепловыделение стабильно в определенном диапазоне. Если происходит дополнительное повышение температуры, необходимо выяснить причину.
Равномерный износ уплотнительной кромки
Если в уплотняемой детали выделяется дополнительное тепло, можно проверить состояние износа уплотнительной кромки. Если уплотнительная кромка имеет равномерный износ, это указывает на то, что между кромкой и уплотняемой деталью возникло равномерное трение.
Превышение допусков на размеры в смежных компонентах
Основной причиной равномерного износа манжет уплотнения в подшипниках является отклонение размеров соответствующих компонентов.
Для бесконтактных уплотнений такое трение не должно возникать. Если на кромке бесконтактных уплотнений появляется износ, его необходимо устранить.
Когда кромка уплотнения испытывает равномерное трение, если контактная сила на кромке уплотнения больше расчетной или если относительная скорость выше, износ будет более сильным.
На этом этапе следует проверить размеры вала. Если размер вала слишком велик, это может привести к чрезмерному усилию контакта между кромкой уплотнения и валом, что приведет к чрезмерному трению и нагреву.
Кроме того шероховатость поверхности вала следует проверить. Если поверхность вала слишком шероховатая, износ между кромкой и валом будет более интенсивным, что приведет к выделению дополнительного тепла.
Если округлость вала двигателя превышает допустимое значение, это может привести к чрезмерному усилию контакта между валом и кромкой уплотнения на некоторых участках вала. Это может привести к равномерному износу кромки уплотнения, причем степень износа может превышать нормальный уровень.
Неправильный выбор уплотнения
Если уплотнение двигателя нагревается, проверьте его. Если кромка уплотнения равномерно изношена, необходимо также проверить выбор уплотнения.
Во-первых, если фактическая скорость вращения двигателя превышает максимальную скорость, допустимую уплотнением, это может привести к равномерному чрезмерному износу кромки уплотнения, что приведет к нагреву.
Если в реальных рабочих условиях присутствуют вещества, которые вступают в химическую реакцию с уплотнением, это может привести к деградации уплотнения подшипника, что может привести к изменению общего размера уплотнения, что приведет к чрезмерному усилию контакта и дополнительному нагреву.
Если фактическая рабочая температура превышает максимальный предел температуры, который может выдержать уплотнение, это может привести к размягчению кромки уплотнения, тем самым увеличивая износ и потенциально приводя к нагреву.
Равномерный износ кромки уплотнения также может быть вызван неправильной установкой и обслуживанием уплотнения.
Неправильная установка и обслуживание уплотнений
Если вы заметили равномерный износ кромки уплотнения во время его теплового цикла, следует не только просмотреть содержание предыдущей статьи, но и проверить установку и обслуживание уплотнения.
Если уплотнение подшипника установлено неправильно, в результате чего кромка уплотнения расположена неправильно, это может привести к чрезмерному трению между кромкой и валом, что приведет к выделению тепла.
Во время регулярного технического обслуживания двигателя необходимо проверять состояние износа уплотнения. В зависимости от степени износа уплотнения следует рассмотреть вопрос о замене уплотнения подшипника двигателя, чтобы предотвратить неправильное трение и, как следствие, нагрев.
Неравномерный износ уплотнительной кромки
При значительном нагреве уплотнительной части подшипника двигателя и осмотре кромки уплотнения можно обнаружить не только равномерный, но и неравномерный износ.
Неравномерный износ кромки уплотнения в основном связан с компонентами уплотнения, а также с установкой и обслуживанием уплотнения.
Проблемы с компонентами, связанными с уплотнениями
Неравномерный износ означает, что одни участки вокруг кромки уплотнения износились, а другие - нет. Такой неравномерный износ может быть связан с формой, допуском на положение или относительным расположением компонентов, связанных с уплотнением.
Если вал двигателя смещен относительно камеры подшипника, одна сторона кромки уплотнения может испытывать большее контактное давление, что приводит к дополнительному износу и повышенному нагреву. Поэтому, заметив такие признаки износа кромки уплотнения, следует проверить наличие параллельной несоосности между валом двигателя и камерой подшипника.
При угловом смещении вала двигателя и камеры подшипника возникает чрезмерное трение между валом двигателя и кромкой уплотнения в направлении смещения и в противоположном ему направлении. Места, расположенные под углом 90 градусов к этому перекосу, подвергаются меньшему износу. Однако в местах, подверженных чрезмерному трению, будет выделяться дополнительное тепло и наблюдаться неравномерный износ кромки уплотнения.
Такое несоответствие между валом двигателя и камерой подшипника может быть вызвано несоосностью вала или камеры подшипника (в основном части установки уплотнения). Если камера подшипника смещена параллельно или под углом, кромка уплотнения может изнашиваться неравномерно по всей окружности, что приводит к выделению дополнительного тепла.
Неправильная установка уплотнений
Когда уплотнения подшипников двигателя нагреваются, неравномерный износ по окружности может быть связан с установкой и обслуживанием самих уплотнений.
Если произойдет отклонение в монтажном положении уплотнений подшипников двигателя, в результате чего уплотнения не будут совмещены с валом, это приведет к несоосности между осью уплотнения и осью основания, включая параллельную и угловую несоосность.
Это может привести к дополнительному износу уплотнения и соответствующему выделению тепла, аналогично проблемам несоосности вала двигателя и корпуса подшипника.
Кроме того, если кромка уплотнения была повреждена во время установки уплотнений подшипников двигателя, это может привести к деформации кромки, что приведет к плохому локальному контакту. Это может привести к чрезмерному местному трению и последующему нагреву.
Повреждение уплотнений подшипников двигателя
Если уплотнения подшипников двигателя повреждены или деформированы, трение при контакте кромок может увеличиться, что приведет к выделению тепла.
Поэтому при возникновении локального перегрева в секции уплотнения подшипника двигателя следует проверить, не повреждены ли сами уплотнения и не деформированы ли они.
Причины повреждения и деформации уплотнений подшипников могут быть следующими:
Неправильная установка и обслуживание
При установке и обслуживании уплотнений подшипников двигателя повреждение рамы уплотнения может привести к деформации всего уплотнения или его части. Такая деформация приведет к изменению контакта кромки с уплотняемой поверхностью.
Слишком малый контакт снижает эффект уплотнения, а слишком большой контакт увеличивает трение, что приводит к дополнительному выделению тепла. Поэтому, если в части уплотнения возникает дополнительный нагрев, вызванный трением, важно проверить состояние уплотнения, чтобы исключить ошибки при установке или обслуживании, а также несоответствия в позиционировании при установке уплотнения.
Помимо проблем с установкой и обслуживанием, повреждение уплотнений может быть связано с интерференцией между уплотнениями и окружающими компонентами.
Вмешательство в работу окружающих компонентов
Для бесконтактных уплотнений при работающем двигателе уплотнения не должны мешать стационарным компонентам. Если вмешательство произойдет, мешающие детали будут повреждены, что приведет к выделению тепла и перегреву уплотнений.
Поэтому на этом этапе необходимо проверить размерное соотношение между уплотнениями и окружающими компонентами. На основании места нарушения герметичности можно определить расположение соответствующих деталей и проверить компоненты, связанные с этим местом. Одновременно на этих деталях можно найти соответствующие следы износа, чтобы подтвердить износ и внести коррективы.
Для контактных уплотнений, помимо уплотнительных кромок, уплотнения также не должны мешать другим движущимся компонентам. О состоянии износа кромок контактных уплотнений можно судить по ранее представленным равномерному и неравномерному износу. Кроме того, следы вмешательства, появляющиеся на уплотнениях, должны быть прослежены до соответствующих следов на других деталях в том же месте, чтобы подтвердить и устранить их.
Вращение уплотнения
В рабочих условиях уплотнение должно быть закреплено как единое целое либо на статоре, либо на роторе оборудования. Трение во время работы должно происходить по кромкам уплотнения. При этом уплотнение и его неподвижная часть должны быть относительно неподвижны. Если некоторые части уплотнения подвергаются ненормальному нагреву, а неподвижная часть уплотнения изменяет свое относительное положение, это может указывать на проблему вращения уплотнения.
Поворот уплотнения может вызвать локальный нагрев и снизить эффективность уплотнения. Это следует немедленно устранить. Проблема может возникнуть из-за нарушения допуска между уплотнением и неподвижной деталью или из-за превышения допуска в самом уплотнении.
Иногда изменение твердости материала в результате нагрева может нарушить плотность прилегания уплотнения к сопрягаемым деталям, что приводит к риску проворачивания. При возникновении вращения уплотнения можно выявить и устранить основную причину, учитывая размеры и температурные воздействия.
На данный момент мы представили 77 узлов, связанных с нагревом двигателя, и 56 узлов, связанных с уплотнениями, в карте мыслей о нагреве двигателя. В дальнейшем мы продолжим объяснять содержание более четырехсот других узлов.
В предыдущем обсуждении рассматривались вопросы, связанные с выделением тепла в двигателе, включая тепловые условия, связанные с корпусом двигателя и его уплотнениями. Отсюда внимание переключается на обсуждение компонентов перегрева двигателя, относящихся к подшипникам.
Как уже говорилось ранее, температура подшипников двигателя должна оцениваться не только по абсолютному значению, но и с учетом распределения температуры внутри компонентов подшипника.
Что касается значений температуры, предупреждающей о перегреве подшипников двигателя, то они зафиксированы во многих международных и национальных стандартах, которые здесь повторять не будем.
Ниже приведена карта мыслей, посвященная проблемам перегрева двигателя. Эта диаграмма раскрывает тему тепла, связанного с подшипниками двигателя, в двух направлениях: во-первых, ситуации, когда нет значительной разницы температур между компонентами подшипника и корпусом двигателя, и, во-вторых, сценарии, когда существует значительная разница температур между компонентами подшипника и корпусом двигателя.
Определение того, является ли двигатель температура подшипника выше температуры седла или нет - это, по сути, оценка распределения температуры. Это определение делается на основе определения ожидаемого состояния нагрева самого подшипника.
Во время работы подшипник сам выделяет тепло, но тепло, выделяемое подшипником, не должно быть основной частью нагрева двигателя. В вопросе нагрева подшипник в первую очередь играет роль пассивного поглотителя.
Исходя из вышеизложенных выводов, целесообразно использовать распределение температуры между саморазогревом подшипника двигателя и общей температурой седла двигателя в качестве отправной точки для анализа диагностики неисправностей.
Из предыдущего введения можно понять, что если температура подшипника двигателя не превышает температуру седла или немного и стабильно превышает температуру седла (примечание: "не превышает" здесь означает небольшой градиент, который не увеличивается непрерывно), то это нормальная работа подшипника двигателя.
Другими словами, в это время внутренняя работа подшипника двигателя не должна сильно отличаться от нормального состояния. В общем, вероятность заподозрить внутреннюю неисправность в подшипнике двигателя в это время снижается.
Если температура подшипников двигателя "не" превышает температуру седла двигателя, возможны две ситуации:. температура двигателя выше температуры срабатывания сигнализации; температура подшипника двигателя выше, чем может выдержать подшипник.
Предпосылкой того, что температура двигателя выше, чем температура сигнализации, о которой здесь идет речь, является то, что температура подшипника двигателя "не" выше, чем температура седла двигателя. В это время следует сначала проверить ситуацию с самонагревом седла двигателя. Детальное исследование должно проводиться на основе материалов, рассмотренных в предыдущих пяти статьях.
Если в ходе исследования общего нагрева двигателя будут обнаружены проблемы, вызывающие повышение общей температуры двигателя, их следует устранить.
Если после исследования не будет обнаружено неисправности двигателя в целом, или если при различных условиях работы температура двигателя превысит предупреждение, это может быть не неисправность двигателя или подшипника, а ожидаемая температура двигателя, работающего в различных условиях. Если эта температура превышает определенные стандартные пределы предупреждения, необходимо отрегулировать предел предупреждения.
При настройке значения температурного сигнала тревоги можно руководствоваться соответствующими стандартами, но, что более важно, оно должно определяться исходя из реальных условий работы. Обычно температура аварийного сигнала для рабочих условий может быть определена на основе исторических записей или расчетного нагрева при различных нагрузках. Настройка этого предела сигнализации в некоторой степени напоминает стандарт предприятия, основанный на национальном стандарте.
С другой стороны, эта настройка значения сигнализации температуры подшипника двигателя не должна превышать предельную температуру, которую может выдержать подшипник.
Температура подшипника двигателя превышает предел температуры, который может выдержать подшипник двигателя.
Изменение температуры подшипника двигателя может повлиять на работу смазки двигателя и его сепаратора. Когда температура достигает определенного предела, она может даже повлиять на такие свойства, как производительность подшипниковая сталь.
Как правило, существует базовый предел температуры, при которой может работать подшипник двигателя. Когда температура подшипника двигателя превышает этот предел, подшипник не может достичь ожидаемых характеристик. (Обратите внимание, что наше текущее обсуждение основывается на том, что температура подшипника двигателя не превышает температуру корпуса двигателя, что подразумевает, что подшипник двигателя, скорее всего, не находится в состоянии отказа. Обсуждение подшипника в состоянии отказа будет рассмотрено в последующем дереве отказов).
В описанных выше ситуациях в первую очередь необходимо отрегулировать двигатель. Если в корпусе двигателя имеются какие-либо проблемы с выделением тепла, их можно устранить. Если двигатель перегревается по эксплуатационным причинам или если температура окружающей среды, в которой работает двигатель, вызывает его перегрев, регулировка двигателя не приведет к снижению температуры.
В этом случае необходимо отрегулировать подшипник. Другими словами, необходимо отрегулировать выбор подшипника таким образом, чтобы новый подшипник мог работать при данной температуре в соответствии с ожиданиями.
До сих пор мы обсуждали сценарии, в которых температура подшипника двигателя "не" превышает температуру корпуса двигателя. Такая ситуация часто заставляет инженеров искать неисправности вне подшипника.
На самом деле инженерам не рекомендуется применять вышеупомянутый вывод слишком жестко. Высказанное выше суждение об отсутствии дефектов является лишь вероятностью и не исключает проблем с применение подшипников в некоторых случаях. Вот несколько возможных сценариев:
Во-первых, температура подшипника двигателя не превышает температуру корпуса, но она выше температуры других подшипников той же модели. В этом случае могут существовать различия в состоянии движения в подшипнике двигателя по сравнению с другими подшипниками той же модели и условий работы. Эта аномалия, выявленная путем бокового сравнения, также требует внимания.
Даже если температура не превышает температуру корпуса и иногда остается в пределах допустимого диапазона для работы подшипника, это может быть ранней стадией неисправности. Поэтому ситуацию на месте можно определить с помощью описанного выше метода сравнения боковых поверхностей.
Во-вторых, обратите внимание на тенденцию изменения температуры. При некоторых неисправностях температура подшипника двигателя повышается, но вначале температура подшипника двигателя превышает температуру корпуса. По мере дальнейшего развития неисправности температура будет превышать температуру корпуса, что указывает на то, что подшипник двигателя выделяет тепло.
Поэтому прежнее "не выше температуры корпуса" - это лишь временная ситуация. В этот момент инженер по двигателям должен провести продольное сравнение на временной шкале. Если температура подшипника двигателя стабильна, это означает, что ситуация нормальная. Однако если состояние ухудшается и температура постоянно повышается, это указывает на возможные неисправности.
В заключение следует отметить, что при диагностике неисправностей подшипников двигателя необходимо гибко применять теоретические знания и проводить горизонтальное и вертикальное сравнение состояния оборудования. Это значительно повысит точность диагностики неисправностей.
Когда температура подшипника двигателя не превышает температуру основания двигателя, общее тепловыделение от подшипника двигателя не является основным компонентом тепловыделения двигателя. Распределение температуры в это время соответствует ожидаемому нормальному распределению. Таким образом, с точки зрения распределения температуры вероятность отказа подшипника можно несколько преуменьшить.
Однако если температура подшипника двигателя значительно превышает температуру окружающей крышки и основания двигателя, то подшипник, как основной источник тепла, существенно влияет на общее распределение температуры двигателя. Такое отклонение от ожидаемого распределения температуры между подшипником двигателя и основанием дает основания подозревать возможный отказ подшипника.
Как уже упоминалось ранее, когда температура подшипника двигателя заметно выше базовой температуры, источники тепла для подшипника включают как внутренние, так и внешние компоненты. Внешнее тепло исходит от соседних компонентов, таких как вал и камера подшипника. Внутреннее тепло происходит от различных трений внутри подшипника.
Когда температура подшипника превышает базовую температуру, это означает, что внутреннее трение подшипника двигателя доминирует в тепловыделении, становясь основным фактором повышения температуры.
К основным факторам, вызывающим нагрев подшипников двигателя, относятся:
Давайте проанализируем их по порядку.
Нагрузка на подшипники двигателя
Одной из причин нагрева подшипников двигателя является проблема нагрузки. При выборе подшипников двигателя проверяется долговечность подшипника в соответствии с заданными условиями эксплуатации. Суть этой проверки заключается в проверке грузоподъемности выбранного подшипника двигателя. Когда подшипник двигателя нагревается, проверка нагрузки на подшипник двигателя необходима в следующих случаях:
В этом случае, если в подшипнике происходит нагрев и нет других отклонений, необходимо провести сравнение между проектным соответствием и фактической нагрузкой на подшипник двигателя. Это делается для выявления любых несоответствий.
Во-первых, при сравнении проектного соответствия и фактической нагрузки на подшипник двигателя, проверьте фактическую нагрузку на разницу в сроке службы. И на основании фактической нагрузки перепроверьте нагрузку подшипника двигателя. Если срок службы подшипника, проверенный при фактической нагрузке, меньше, чем результат проверки конструкции, или меньше, чем срок службы, требуемый условиями эксплуатации, то выбор подшипника недостаточен.
Если эта проблема возникает на этапе проектных испытаний, необходимо скорректировать выбор подшипника в соответствии с реальными условиями нагрузки.
Если такая проблема возникает в процессе эксплуатации двигателя, это означает, что нагрузка на вал двигателя превышает расчетную, и рабочую нагрузку двигателя необходимо отрегулировать.
Помимо того, что при проектировании двигателя в целом оставляется запас на электрические характеристики двигателя, иногда, если сценарий применения двигателя сильно отличается, может потребоваться оставить определенный запас на выбор подшипников двигателя. Обычно в пределах этого расчетного запаса нормальный нагрев подшипников двигателя не представляет проблемы.
Обратите внимание, что этот расчетный запас должен быть разумным. Если расчетный запас мал, нагрузка на подшипник двигателя будет большой, что может вызвать такие проблемы, как нагрев. С другой стороны, если расчетный запас слишком велик, может возникнуть ситуация, когда минимальная нагрузка на подшипник двигателя окажется недостаточной, что также приведет к ненормальному нагреву подшипника. (Соответствующее содержание будет представлено позже).
Помимо проверки того, не слишком ли велика должная нагрузка на подшипник для решения проблемы нагрева, вызванной нагрузкой на подшипник двигателя, следует проверить и другие аспекты нагрузки на подшипник двигателя. Иногда эти аспекты не обнаруживаются при проверке срока службы подшипника двигателя.
Когда подшипники двигателя перегреваются, необходимо сравнить нагрузку, которую должны выдерживать подшипники двигателя, с фактической нагрузкой, которую выдерживает двигатель, чтобы определить, является ли выбор подшипников двигателя неправильным или нагрузка, заданная во время применения двигателя, неправильной. Одновременно необходимо дать общее описание вопроса о пределе выбора нагрузки для подшипников двигателя, чтобы избежать таких ситуаций с перегревом.
Помимо проверки "ожидаемой нагрузки", которую выдерживают подшипники двигателя, иногда необходимо исследовать и другие ситуации.
Например, не предполагают ли подшипники двигателя компонентов нагрузки, которые не соответствуют их несущей способности.
В двигателях часто встречаются следующие ситуации:
Во-первых, подшипники двигателей имеют плавающие и неплавающие торцевые конструкции, а также перекрестные конструкции. В двигателях с позиционирующими и непозиционирующими концевыми конструкциями осевая нагрузка воспринимается позиционирующим концевым подшипником, а непозиционирующий концевой подшипник не должен воспринимать осевую нагрузку. Поэтому при выборе подшипников осевая нагрузка обычно не учитывается.
В это время, если подшипник с плавающим концом несет осевую нагрузку, это может привести к таким проблемам, как перегрев подшипника. В таких случаях необходимо проверить конструкция двигателя чтобы убедиться в том, что подшипник плавающего конца подходит.
В описанных выше ситуациях целью исследования является выявление источника осевой силы на подшипнике плавающего конца и его устранение.
Если направление нагрузки, воспринимаемой подшипником, превышает расчетное, то это может привести к перегреву подшипника в позиционируемой концевой или перекрестной конструкции подшипниковой системы двигателя. Типичным примером является использование в двигателе подшипников с однонаправленной грузоподъемностью, таких как радиально-упорные шарикоподшипники.
При возникновении обратной осевой силы подшипник может выйти из зацепления, что приведет к перегреву или даже сгоранию подшипника двигателя. В это время необходимо определить и устранить источник обратной осевой силы. Если устранить его не удается (или если условия эксплуатации именно таковы), необходимо изменить конфигурацию системы подшипников двигателя.
Некоторые подшипники имеют определенную грузоподъемность, но их осевая грузоподъемность ограничена. Когда осевая нагрузка превышает осевую грузоподъемность этого подшипника, он перегревается. Например, радиальные шарикоподшипники, хотя и обладают определенной осевой грузоподъемностью, при слишком большом осевом усилии перегреваются.
Однако, как правило, такая ситуация может быть обнаружена при расчете ресурса. Решением этой ситуации является изменение выбора подшипников двигателя для восприятия больших осевых нагрузок.
Другую ситуацию трудно учесть при обычных расчетах нагрузки на подшипник двигателя. Например, самоустанавливающийся роликовый подшипник имеет определенную осевую грузоподъемность, но при определенной осевой нагрузке незагруженная роликовая колонна, скорее всего, будет иметь недостаточную минимальную нагрузку или произойдет разъединение и проскальзывание. В этом случае это проявится как перегрев подшипника.
В это время лучше всего отрегулировать выбор подшипника. Если регулировка невозможна, существуют некоторые меры по ее облегчению, но вылечить ее невозможно. Например, могут помочь такие методы, как снижение вязкости смазки в разумных пределах и соответствующая затяжка наружного кольца подшипника.
Мы обсуждаем проблему перегрева подшипников двигателя, вызванную тем, что фактическая нагрузка, которую выдерживает подшипник, не соответствует расчетной или ожидаемой нагрузке на подшипник. Действительно, в процессе диагностики и анализа отказов подшипников электродвигателей на поверхности роликов и дорожек качения подшипников можно обнаружить следы, соответствующие таким ситуациям.
Факторы, связанные с нагрузкой при перегреве подшипников двигателя, следует сравнивать не только с проектными характеристиками, но и с грузоподъемностью подшипника.
Ранее мы уже обсуждали несоответствие фактической нагрузки на подшипник двигателя и его расчетной нагрузки, что может привести к нагреву подшипника. По сути, речь идет о сравнении фактической нагрузки на подшипник с ожидаемой нагрузкой на этапе проектирования.
Нагрузки на подшипники двигателя в основном бывают радиальными и осевыми. При диагностике проблем с нагревом подшипников двигателя необходимо сравнить различные нагрузки, которым подвергается подшипник, чтобы выявить проблему.
Что касается радиальной нагрузки на подшипник двигателя, то если подшипник подвергается радиальной нагрузке, превышающей его возможности, он не сможет достичь ожидаемого срока службы. Это может быть результатом занижения размеров подшипника.
В случаях, когда выбранный подшипник двигателя имеет заниженные размеры, его грузоподъемность может оказаться недостаточной. Если это обнаружилось на этапе тестирования конструкции, рассмотрите возможность корректировки выбора. Если внешний радиальный размер подшипника ограничен и не может быть увеличен, выберите подшипник с большей грузоподъемностью из числа подшипников с тем же внешним диаметром.
Это может включать в себя:
Если в процессе испытания конструкции выясняется, что грузоподъемность подшипника двигателя недостаточна, а радиальный размер двигателя может быть увеличен, рассмотрите возможность использования подшипника большего диаметра.
Если вы меняете тип подшипника или увеличиваете размер подшипника того же типа для повышения его грузоподъемности, необходимо пересчитать грузоподъемность подшипника перед выбором, чтобы убедиться в правильности нового выбора.
В случаях, когда подшипник двигателя имеет неправильную конфигурацию:
Если радиальная нагрузка на подшипник двигателя слишком велика, это может быть вызвано неправильной конструкцией подшипника в системе вала, в результате чего подшипник несет нагрузку, которую он не должен нести. Для проверки этого обычно требуется сравнение чертежей и фактических измерений.
Убедитесь, что фактическая структура сборки детали разумна, а конфигурация подшипника соответствует требованиям. Если конфигурация подшипника разумна, следует отрегулировать опорную конструкцию системы валов. Если конфигурация подшипника не может быть изменена, следует изменить выбор подшипника, чтобы адаптировать его к работе под данной конструктивной нагрузкой.
В случаях, когда нагрузка на вал двигателя не соответствует норме:
Если подшипник двигателя подвергается чрезмерной нагрузке и после проверки не обнаруживается никаких проблем с выбором внутренних подшипников и конструкцией двигателя, необходимо провести дополнительную проверку источника радиальной нагрузки на подшипник. К распространенным причинам относятся чрезмерное натяжение ременного шкива и чрезмерное радиальное усилие из-за веса муфты.
На самом деле, муфта обычно не слишком тяжелая, но расстояние между точкой действия муфты и двумя подшипниками может повлиять на фактическую нагрузку на подшипник. Одна и та же радиальная сила приводит к разным радиальным нагрузкам на подшипники при разных расстояниях между концами вала, что необходимо проверить.
Приведенное выше обсуждение относится к факторам радиальной нагрузки, связанным с нагревом подшипника двигателя в контексте нагрузки на подшипник. В реальных условиях работы нагрузка на подшипник также включает осевую нагрузку, и неправильная осевая нагрузка также может вызвать нежелательное выделение тепла во время работы подшипника двигателя.
Как уже упоминалось ранее, подшипники двигателя также могут выделять тепло при воздействии чрезмерных осевых нагрузок. Аналогично ситуации, когда радиальная перегрузка приводит к перегреву подшипника, при слишком большой осевой нагрузке следует обратить внимание на правильность выбора подшипника, правильность расположения подшипников и правильность фактической нагрузки на подшипник.
В случае выбора подшипника с заниженными размерами:
При проектировании подшипников двигателя учитываются возможные осевые нагрузки, которые они могут выдержать. Однако если фактическая осевая нагрузка превышает расчетную, это приведет к выделению лишнего тепла в подшипниках двигателя, что приведет к неправильному нагреву.
В этой ситуации необходимо внести коррективы в выбор подшипников двигателя. Методы регулировки аналогичны методам регулировки при недостаточной радиальной грузоподъемности, но регулировка типа подшипника отличается. Эти корректировки могут включать в себя:
Помимо использования различных типы подшипников для восприятия больших осевых нагрузок, осевая грузоподъемность подшипника также может быть увеличена за счет использования более крупных подшипников.
Независимо от того, меняете ли вы тип подшипника или выбираете подшипник большего размера, после подтверждения выбора необходимо пересчитать грузоподъемность подшипника, чтобы убедиться в правильности выбора.
В случае неправильного расположения подшипников двигателя:
Из-за неправильного расположения подшипников двигателя подшипник может испытывать осевую нагрузку, которую он не должен выдерживать, или осевая нагрузка может быть слишком большой, что может привести к перегреву подшипника двигателя.
В таких ситуациях, если расположение системы подшипников двигателя можно отрегулировать, следует изменить конфигурацию системы подшипников. Если расположение системы подшипников двигателя не может быть отрегулировано, необходимо отрегулировать тип подшипника, и выбрать тип подшипника, который может соответствовать условиям нагрузки на основе нагрузки, воспринимаемой подшипником.
В случае неправильной внешней нагрузки на двигатель:
Внешняя нагрузка двигателя является непосредственной причиной нагрузки на систему валов двигателя. Если осевая нагрузка возникает на системе валов, которая не должна нести осевую нагрузку, это, скорее всего, связано с неправильной внешней нагрузкой.
Для двигателей, соединенных со шкивами, поскольку передача осуществляется через шкивы, осевая нагрузка на систему валов двигателя должна отсутствовать. Однако при наличии несоосности шкивов такой тип соединения может создавать определенную осевую нагрузку на систему валов. Это следует проверить при диагностике неисправностей.
Если конец вала двигателя соединен муфтой, несоосность муфты может вызвать осевую нагрузку на систему валов. Поэтому при возникновении ненормальной осевой нагрузки на вал двигателя необходимо также проверить соединение муфты.
Мы уже обсуждали ситуации, когда радиальные и осевые нагрузки, воспринимаемые подшипниками двигателя, превышают нагрузки, которые должны выдерживать подшипники. В таких случаях основным направлением диагностики является поиск источника нагрузки и разработка разумных планов регулировки или мер по устранению в зависимости от источника.
Помимо обычной перегрузки, возможны ситуации, когда нагрузка внутри подшипника двигателя слишком мала или распределение нагрузки неравномерно. Обе эти ситуации также могут привести к повышенному тепловыделению в подшипниках двигателя.
Подшипники двигателя могут нагреваться при нагрузке, превышающей ту, которую они должны нести в идеале. Значит ли это, что нагрузка на подшипник двигателя должна быть как можно меньше? Ответ - нет.
Если нагрузка на подшипник двигателя меньше минимальной, необходимой для его работы, то в процессе эксплуатации в подшипнике не образуется чистого качения. Это приводит к относительному скольжению между телами качения и дорожкой качения внутри подшипника, вызывая дополнительное тепло, что может привести к перегреву подшипника.
При перегреве подшипников двигателя можно проверить соотношение между нагрузкой на подшипник и минимальной нагрузкой, используя метод расчета нагрузки на подшипник. Доказательства можно также найти по следам разрушения вышедшего из строя подшипника.
Если выбор подшипника можно регулировать при перегреве, можно попытаться заменить его подшипником с меньшей грузоподъемностью. Например, шариковые подшипники могут заменить роликовые, однорядные подшипники - двухрядные, или меньшие подшипники - большие.
Прежде чем принимать решение о замене подшипника из-за недостаточной минимальной нагрузки, вызывающей нагрев, необходимо провести проверочный расчет фактической нагрузки, минимальной нагрузки и срока службы подшипника, чтобы убедиться в успешности и эффективности замены подшипника.
Если подшипник двигателя перегревается из-за недостаточной минимальной нагрузки, а заменить его на подшипник с меньшей грузоподъемностью невозможно, можно соответствующим образом снизить вязкость смазки подшипника двигателя. Этот метод может помочь в некоторой степени снизить минимальную нагрузку, необходимую для работы подшипника, но он может не сработать при всех случаях теплового разрушения подшипника двигателя, вызванного недостаточной минимальной нагрузкой.
Отказы нагрева подшипников двигателя из-за проблем с нагрузкой могут быть вызваны не только чрезмерной или недостаточной нагрузкой, но и неправильным распределением нагрузки. Типичным примером является проблема эксцентриситета нагрузки на подшипник двигателя.
Проблема эксцентриситета при нагрузке на подшипник двигателя относится к ситуации, когда существует смещение или несоосность между нагрузкой, которую несет подшипник двигателя, и осью центрального отверстия подшипника. В этом случае тела качения внутри подшипника не могут работать в середине зоны нагрузки, иногда вызывая чрезмерную локальную нагрузку, в то время как в других зонах она слишком мала. Это может привести к перегреву подшипника во время работы двигателя.
Проблема эксцентриситета подшипника двигателя может быть вызвана неправильной установкой подшипника двигателя или несоответствующими допусками на форму и положение соответствующих деталей подшипника двигателя.
Если в подшипнике возникает эксцентрическая нагрузка, это можно подтвердить с помощью анализа отказов подшипника двигателя, и соответствующие признаки также появятся на спектр колебаний подшипника двигателя.
Обычно проверяются допуски формы и положения вала двигателя и камеры подшипника, чтобы исключить проблемы с размерами соответствующих деталей подшипника двигателя. Также проверяется процесс установки подшипника двигателя, чтобы исключить возможные причины эксцентрической нагрузки на подшипник двигателя.
До сих пор мы обсуждали проблемы нагрева подшипников электродвигателей, вызванные неправильной нагрузкой, и основные меры по их устранению. Нагрев подшипников электродвигателя зависит от многих факторов, помимо нагрузки, таких как скорость, смазка, уплотнение, повреждение подшипника и другие.
Как упоминалось ранее, помимо влияния нагрузки на подшипник на выделение тепла, на тепловыделение подшипника двигателя влияют и многие другие факторы, причем скорость является важным фактором, который нельзя упускать из виду. При проектировании двигателей инженеры должны убедиться, что фактическая скорость вращения подшипника находится в допустимом диапазоне. Как чрезмерно высокие, так и низкие скорости могут привести к аномальному нагреву подшипника.
Прежде чем обсуждать последствия слишком высоких и низких скоростей, необходимо определить эталон. Другими словами, что считается слишком высокой или слишком низкой по отношению к чему? Как правило, в обширном каталоге подшипников указывается номинальная скорость, включая такие понятия, как номинальная скорость при смазывании маслом, номинальная скорость при смазывании консистентной смазкой, тепловая опорная скорость и предельная скорость.
Во-первых, когда скорость двигателя превышает тепловую опорную скорость подшипника, подшипник двигателя нагревается. Иногда этот нагрев нарушает тепловое равновесие подшипника, что приводит к его выгоранию. В других случаях формируется новое состояние теплового равновесия, которое может не вызывать прямого выгорания подшипника, но может влиять на такие факторы, как смазка, тем самым сокращая срок службы подшипника.
Если фактическая рабочая скорость двигателя превышает тепловую опорную скорость подшипника, первым шагом является проверка и регулировка подшипника, если это позволяют условия. Принципы регулировки подшипников включают:
Выбирайте подшипники с более высокими скоростными характеристиками для замены текущих, перегревающихся. Как объясняется в статьях о скоростных характеристиках подшипников, обычно шариковые подшипники с одинаковым внутренним и наружным диаметром имеют более высокие скоростные характеристики, чем роликовые; однорядные подшипники имеют более высокие скоростные характеристики, чем многорядные. Поэтому при смене типа подшипников можно выполнить регулировку в соответствии с этим принципом.
В подшипниках одного типа размер диаметра подшипника также связан с его скоростной способностью. Поэтому среди подшипников, которые могут соответствовать требованиям к нагрузке двигателя, недостаток скоростных возможностей может быть улучшен путем изменения размера подшипника.
Обычно подшипники легкой серии имеют более высокие скоростные возможности, чем подшипники тяжелой серии, а подшипники малого диаметра имеют более высокие скоростные возможности, чем подшипники большого диаметра. Однако, независимо от того, меняются ли подшипники легкой/тяжелой серии или изменяется диаметр подшипника, это всегда должно быть сделано для удовлетворения требований к грузоподъемности подшипника. Поэтому, помимо проверки скорости, необходимо также повторно проверить срок службы подшипника.
В подшипниках одного размера и типа различные внутренние конструкции также влияют на скоростные характеристики подшипника. Как правило, подшипники с нейлоновыми сепараторами имеют более высокую скорость, чем подшипники со стальными и латунными сепараторами; подшипники со стальными сепараторами имеют более высокую скорость, чем подшипники с латунными сепараторами, а штампованные стальные сепараторы имеют более высокую скорость, чем обработанные сепараторы. Это правило также может быть применено к ситуациям, когда скорость превышает механическую предельную скорость.
В этой статье рассматриваются принципы и меры по регулировке подшипника двигателя, когда рабочая скорость подшипника двигателя превышает его тепловую опорную скорость. Фактически, когда фактическая рабочая скорость подшипника двигателя превышает его тепловую опорную скорость, это также может быть решено путем улучшения смазки и методов отвода тепла.
Ранее в тексте говорилось о том, что если фактическая рабочая скорость подшипника двигателя выше, чем тепловая опорная скорость подшипника двигателя, то принципы и идеи управления достигаются путем корректировки выбора и размера подшипника.
На самом деле, это несложно выяснить из определения тепловой опорной скорости подшипника двигателя: когда скорость подшипника двигателя превышает тепловую опорную скорость, но ниже механической предельной скорости, можно внести коррективы, улучшив смазку и повысив теплоотвод.
Это предотвращает преждевременный выход подшипника из строя. Регулировка охлаждения и отвода тепла достигается в основном за счет увеличения потока охлаждающая среда и снижением температуры охлаждающей среды, например, воздушным потоком вентилятора охлаждения двигателя, или улучшением теплоотдачи охлаждающей среды для снижения ее температуры.
Таким образом, повышение температуры подшипника двигателя уравновешивается снижением температуры охлаждающей среды, переходя из одного состояния теплового равновесия в другое.
Регулировка смазки для решения проблемы выделения тепла, вызванной высокой скоростью вращения подшипника двигателя, может быть выполнена следующими способами:
Во-первых, можно регулировать вязкость смазочного материала. Для широко используемой моторной смазки можно уменьшить толщину смазки и базового масла. Это уменьшает потери на сопротивление, вызванные высокой скоростью, что благоприятно для высокоскоростной смазки.
Во-вторых, проблема нагрева подшипников двигателя из-за высокой скорости может быть решена путем регулирования количества смазки. В целом, при соблюдении требований к смазке, для высокоскоростных применений целесообразно уменьшить количество смазки.
Помимо регулировки вязкости и количества смазки, можно изменить метод смазывания, чтобы удовлетворить требованиям высокой скорости, если позволяют условия. Например, использование масляной смазки вместо консистентной, использование смазки распылением вместо смазки в масляной ванне, использование смазки масляным туманом вместо смазки распылением и т.д.
В итоге, хотя регулировка смазки для обеспечения работы подшипников высокоскоростных двигателей и снижения нагрева подшипников дает определенный эффект, иногда могут возникать определенные ограничения.
Например, обычно сложно изменить способ смазки в реальных условиях работы. Кроме того, использование метода регулировки вязкости смазочного материала может решить проблему лишь в определенной степени, и такая регулировка также создает проблемы для эффективности смазки.
Из приведенного выше обсуждения мы поняли некоторые подходы к решению ситуаций, когда фактическая рабочая скорость подшипников двигателя превышает их тепловую опорную скорость. Тепло, выделяемое подшипниками двигателя, является очень очевидным и прямым показателем их тепловой опорной скорости, что дает некоторые возможности для смягчения последствий.
С другой стороны, когда фактическая рабочая скорость подшипников двигателя превышает их механическую предельную скорость, нагрев может происходить до или во время разрушения подшипника. В этот момент необходимо определить характерные признаки по результатам анализа отказа вышедших из строя подшипников, а проверка частоты вращения подшипников двигателя покажет, что она превышает предельную механическую скорость.
Хотя предельная механическая скорость вращения подшипников электродвигателей не является принципиальным показателем их тепловыделения, она имеет связь с нагревом. Более того, повреждение подшипника, вызванное превышением предельной механической скорости, практически необратимо после его возникновения.
Таким образом, в результате выделения тепла подшипником, сравнения параметров подшипника или анализа отказов, когда делается вывод о том, что скорость вращения подшипника двигателя превышает механическую предельную скорость, необходимо принять меры, такие как выбор подшипника.
В предыдущем тексте упоминалось, что когда фактическая рабочая скорость подшипника двигателя превышает предельную механическую скорость подшипника, возникает состояние тепловыделения до или во время разрушения подшипника.
Исходя из смысла этого определения скорости, нетрудно догадаться, что как только скорость вращения подшипника двигателя превысит предельную механическую скорость, каждый компонент подшипника подвергнется серьезному испытанию под воздействием значительной центробежной силы.
Если какой-либо компонент достигнет предела прочности и выйдет из строя, вся опора рискует разрушиться. Чтобы выдержать такие высокие скорости, можно принять следующие меры:
Отрегулируйте тип подшипника, выбрав подшипник с более высокой механической предельной скоростью. Как правило, компоненты с меньшей массой испытывают меньшую центробежную силу при высокоскоростном вращении, отсюда вытекают следующие принципы:
При выборе клетки важны не только размеры: для определенных скоростей может потребоваться баланс между прочностью и массой. Например, нейлоновый сепаратор легкий, но малопрочный, а обработанный латунный сепаратор прочнее, но тяжелее.
С другой стороны, не все подшипники предлагают все типы сепараторов из-за особенностей материала и производственных процессов, поэтому выбор для инженера-электрика иногда может быть ограничен.
Кроме того, при выборе сепаратора учитывается не только центробежная сила, но и его относительное расположение и способ направления внутри подшипника, что может повлиять на условия внутреннего трения в подшипнике и привести к выделению тепла.
Распространенной ситуацией является цилиндрический роликовый подшипник, направляемый кольцом подшипника (внутренним или наружным), который, когда скорость вращения подшипника ndm превышает 250 000, подходит для смазки маслом, а не консистентной смазкой. Использование консистентной смазки может легко привести к перегреву и образованию бронзового порошка.
Эти сценарии преобладают в реальной производственной деятельности моторных заводов, поэтому первоначальному выбору подшипников следует уделить должное внимание.
До сих пор мы обсуждали проблемы перегрева подшипников из-за чрезмерной скорости вращения. На самом деле подшипники могут нагреваться и при слишком низкой скорости вращения. Это происходит потому, что для образования масляной пленки между телами качения и дорожками качения требуется определенная относительная скорость.
Если скорость вращения подшипника слишком мала, образование масляной пленки становится затруднительным, поэтому не удается создать правильный механизм смазки, что может привести к перегреву подшипника.
Если подшипники двигателя вращаются на очень низких скоростях, можно выполнить следующие регулировки:
Отрегулируйте вязкость смазки: Увеличение толщины смазки и вязкости базового масла может способствовать образованию смазочной пленки на низких скоростях.
Отрегулируйте количество добавляемой смазки: В условиях низкой скорости потери сопротивления, вызванные перемешиванием смазки подшипником двигателя, минимальны. В это время увеличение количества добавляемой смазки может помочь сформировать масляную пленку без чрезмерных потерь на сопротивление.
Отрегулируйте присадки в смазочном материале: Если скорость вращения подшипника недостаточна для образования масляной пленки, можно использовать определенные присадки, создающие экстремальное давление, и противоизносные присадки. Добавление присадок, повышающих давление, позволяет подшипнику при низких скоростях вращения добиться разделения тел качения и дорожек качения. Использование противоизносных присадок позволяет предотвратить прямой износ между телами качения и дорожкой качения.
Конечно, если скорость вращения подшипника слишком мала, то при проверке следует не только учитывать смазку, но и уделять больше внимания самому подшипнику. Помимо усталостной долговечности подшипника, ключевое значение имеет проверка подшипника на статическую нагрузку, и по результатам проверки необходимо внести корректировки в подшипник.
В предыдущем тексте обсуждались возможные причины выделения тепла подшипниками двигателя на высоких и низких скоростях. На самом деле, когда подшипники двигателя работают на переменных скоростях, внутреннее трение и столкновения внутри подшипника являются относительно сильными, что приводит к дополнительному выделению тепла.
Переменная скорость вращения двигателя может быть вызвана частыми запусками, однонаправленным изменением скорости или изменением направления движения (так называемое возвратно-поступательное движение).
Две ситуации несколько отличаются друг от друга. При однонаправленном изменении скорости (включая частые запуски), если происходит перегрев подшипника двигателя, рекомендуется проверить, подходит ли выбранный подшипник для таких условий.
Для работы в условиях переменной скорости рекомендуется выбирать подшипники с прочным сепаратором, а если возможно, использовать легкий сепаратор из мягкого материала. Это позволит уменьшить столкновение между сепаратором и роликами подшипника при изменении скорости, а также снизить возникающие при этом дополнительные повреждения и тепловыделение.
С другой стороны, выбор смазки с противоизносными присадками позволяет снизить трение, нагрев и износ, вызванные скольжением между отдельными компонентами подшипника при изменении скорости.
Для условий возвратно-поступательного движения необходимо провести дополнительную проверку выбранного подшипника, например, рассмотреть расчет статической нагрузки подшипника, а не только расчет номинальной усталостной долговечности подшипника.
Для подшипников, совершающих возвратно-поступательное движение, важно выбирать смазку с присадками для защиты поверхностей трения при изменении направления вращения на малой скорости.
До этого момента мы подробно рассматривали содержание, связанное с частотой вращения в дереве неисправностей тепловыделения подшипников двигателя.
Помимо вышеупомянутых потенциальных причин, еще одним важным фактором выделения тепла в подшипниках двигателя является смазка. Тепловые условия, вызванные смазкой, иногда могут быстро прогрессировать, неисправности могут быстро развиваться, а иногда такие симптомы, как выделение тепла, могут проявляться даже при минимальных изменениях вибрации.
При диагностике чрезмерного нагрева неправильно смазанных подшипников двигателя учитывайте следующие аспекты:
1. Неподходящий выбор смазочного материала,
2. Неуместный методы смазки,
3. Неисправность конструкции пути смазочного масла.
Это три основные области, которые необходимо исследовать.
Конструкция смазки подшипников двигателя включает в себя выбор метода смазки, вязкости смазочного материала и выбор присадок.
Выбор метода смазки подшипников двигателя должен соответствовать реальным эксплуатационным требованиям. Различные методы смазки приводят к различным уровням потерь на внутреннее сопротивление в подшипниках и, следовательно, к различным условиям нагрева.
В порядке возрастания тепловыделения используются следующие методы: смазка газомасляным маслом, смазка разбрызгиванием масла, смазка в масляной ванне и смазка консистентной смазкой. Газомасляная смазка имеет более точную позицию смазки, и при правильном регулировании объема смазки она обеспечивает наименьшие внутренние потери сопротивления в подшипнике. Однако эта система относительно сложна и требует определенных стандартов контроля.
При смазке разбрызгиванием масла используется больший объем смазочного материала, чем при смазке маслом и газом, что приводит к относительно меньшему нагреву подшипника, а разбрызгивание масла выполняет определенную функцию охлаждения. Соответственно, смазка разбрызгиванием масла требует особой конструкции масляного тракта и возможностей управления смазкой. Она относительно сложна и имеет более высокую стоимость.
Структура масляного тракта и управления смазкой в масляной ванне проще, чем при смазке разбрызгиванием масла, но работа, связанная со смазкой перемешиванием деталей, относительно высока. Смазочное масло обладает определенным охлаждающим эффектом и обычно используется в коробках передач и крупных двигателях.
Консистентная смазка является наиболее распространенным методом смазывания подшипников двигателя. Его конструкция масляного тракта проста и экономически эффективна. Однако, по сравнению с двумя другими методами, потери сопротивления при смазке подшипников с перемешиванием выше.
Различные методы смазки имеют определенные диапазоны применения, и в этих диапазонах регулировка смазочной среды может помочь уменьшить соответствующее трение и нагрев. Однако если условия эксплуатации выходят за пределы этого диапазона, необходимо изменить метод смазки.
В предыдущем разделе были рассмотрены некоторые проверки и соображения при выборе методов смазки подшипников двигателя во время нагрева. Соответственно, выбор смазки для подшипников двигателя оказывает значительное влияние на нагрев подшипника.
Благодаря этим знаниям мы понимаем, что основной целью при выборе смазочного материала для подшипников двигателя является его вязкость. Чисто с точки зрения снижения тепловыделения при смазывании подшипников двигателя, снижение вязкости смазочного материала может помочь уменьшить потери на сопротивление при работе подшипника. Поэтому можно выбрать смазку с низкой вязкостью, отвечающую требованиям к смазке, а также смазку с низкой вязкостью базового масла.
Следует подчеркнуть, что снижение вязкости смазочного материала должно по-прежнему удовлетворять основным потребностям подшипника двигателя в смазке. Она должна быть снижена в пределах этого диапазона требований. В противном случае двигатель может нагреться и повредить подшипник из-за плохой смазки.
Кроме того, после выбора подходящей вязкости смазочного материала следует подумать о выборе присадок, особенно в особых скоростных сценариях. Для низкоскоростных ситуаций необходимы присадки для экстремальных давлений. Дисульфид молибдена широко используется в двигателях общего назначения в качестве присадки для работы при повышенном давлении.
Однако в ситуациях, когда скорость вращения подшипника двигателя высока, дисульфид молибдена нельзя использовать и дальше, поскольку это может привести к внутреннему износу подшипника двигателя и плохой смазке. Это связано с тем, что при высоких скоростях дисульфид молибдена может выступать в качестве абразивной частицы при абразивном износе.
Если метод внутренней смазки, вязкость смазки и присадки для подшипника двигателя выбраны правильно, нагрев подшипника двигателя не произойдет. Однако, помимо этого, на нагрев подшипника влияет и способ нанесения смазки.
Применение смазки включает в себя ее количество, время нанесения и способ нанесения.
Если в подшипник двигателя добавлено слишком много смазки, при вращении подшипника будет выделяться тепло из-за перемешивания смазки. Поэтому, если подшипник двигателя нагревается, необходимо проверить количество смазки.
Помимо того, что избыток смазки вызывает нагрев подшипника, недостаточное количество смазки также может привести к нагреву пар трения внутреннего подшипника из-за контакта. В этом случае, во-первых, необходимо проверить первоначальное количество смазки для подшипника двигателя, чтобы убедиться, что потребности в смазке удовлетворены.
Если первоначальное количество смазки достаточно, но остаточная смазка внутри подшипника недостаточна, то во время работы двигателя может произойти утечка масла. Необходимо выяснить причину утечки. Если утечка вызвана уплотнениями, их следует отремонтировать.
Для вертикальных двигателей риск утечки масла неизбежно возрастает из-за силы тяжести. Помимо проверки на наличие утечек, необходимо также контролировать и регулировать дополнительную смазку, чтобы оставшаяся смазка внутри подшипника удовлетворяла потребности в смазке.
Количество смазки двигателя должно контролироваться не только при первичном, но и при дополнительном смазывании. Недостаточное количество дополнительной смазки может привести к масляному голоданию внутри подшипника двигателя.
Как правило, интервалы и количество периодической дополнительной смазки следует корректировать на основе расчетов валидации смазки. Для систем непрерывной смазки необходимо скорректировать количество впрыскиваемого масла для непрерывной смазки.
Как уже говорилось выше, одной из причин перегрева подшипников двигателя является вопрос количества смазки. Как избыточное, так и недостаточное количество смазки может привести к нагреву подшипников двигателя.
На самом деле, неправильное пополнение смазки приводит к тому, что в подшипниках остается либо слишком много, либо слишком мало смазки. Обсуждение избыточного или недостаточного смазывания в первую очередь относится к неправильному количеству смазки при первоначальной установке. В этом разделе рассматривается часть, касающаяся пополнения смазки.
Во-первых, давайте рассмотрим сроки пополнения смазки. Как правило, инженеры рассчитывают и выбирают время пополнения смазки подшипников двигателя в зависимости от типа подшипника и условий его эксплуатации.
Время пополнения смазки должно соответствовать потребностям в смазке при эксплуатации подшипника двигателя. Однако многие особые условия эксплуатации требуют корректировки времени пополнения смазки.
Например, для вертикальных двигателей стандартный интервал повторного смазывания обычно сокращается вдвое; в условиях вибрации стандартный интервал повторного смазывания также должен быть сокращен вдвое. В соответствующем разделе руководства, посвященном пополнению смазочного материала, рассматриваются многие ситуации, требующие корректировки времени повторного смазывания.
При возникновении перегрева подшипников двигателя, требующего проверки интервалов смазки, следует обратить внимание на эти факторы.
Помимо вопроса о сроках пополнения смазки, при проверке следует также учитывать количество пополняемой смазки. Что касается количества пополнения смазки, то можно обратиться к соответствующей формуле расчета в руководстве, которая не будет повторяться здесь.
Технический персонал на месте должен придерживаться этого количества при пополнении смазки в подшипниках двигателя. Недостаточного количества следует избегать.
Если на месте добавляется избыточное количество смазки, необходимо открыть клапан слива масла, чтобы излишки смазки вытекли, что предотвратит перегрев подшипника от избытка смазки. Если для смазки подшипников двигателя используется система непрерывного смазывания и при текущих условиях смазки происходит перегрев, количество непрерывного смазывания можно соответствующим образом отрегулировать.
При проверке пополнения смазки подшипников двигателя следует также проверить метод пополнения смазки.
Как правило, смазку следует добавлять по мере возможности, когда оборудование работает на низкой скорости. Совместимость добавляемой смазки должна быть обеспечена во время добавления. Совместимость несовместимых смазок должна быть проверена перед смешиванием, чтобы обеспечить эффективность смазки.
С другой стороны, при пополнении смазки в подшипниках двигателя, если температура новой смазки и температура подшипников двигателя значительно отличаются, новую смазку следует подогреть, особенно для высокоскоростного оборудования.
Это связано с тем, что вязкость смазки обычно увеличивается с понижением температуры, а смазки со значительной разницей температур имеют большой разброс вязкости. Такая смесь холодной смазки, пытающейся быстро достичь рабочего состояния, может привести к плохой смазке.
При пополнении смазки в двигателе старайтесь добавлять ее, когда двигатель работает на низкой скорости. Если двигатель не может быть замедлен, смазку следует добавлять при остановленном двигателе.
Если двигатель нельзя замедлить или остановить, смазку следует добавлять медленно, исходя из того, что температура смазки остается неизменной. Такой подход минимизирует воздействие вновь добавленной смазки.
Ранее мы обсуждали некоторые вопросы, связанные с количеством смазочного материала в смазочной части проблем с перегревом подшипников двигателя. На самом деле, проблема перегрева подшипников двигателя из-за плохой смазки иногда может быть связана с контуром смазочного масла.
Плохая смазка подшипников двигателя, связанная с масляным контуром, включает в себя несколько аспектов:
1. Входные масляные каналы не гладкие.
2. Выходные масляные каналы не засорены.
3. Конструкция масляного контура является неразумной.
4. Проблемы с маслоотражателем.
Для подшипников двигателя, нуждающихся в пополнении смазки, конструкция двигателя должна предусматривать смазочное масло проходы на основании. Обычно на корпусе или торцевой крышке двигателя имеются отверстия для заливки масла. Путь от отверстия для заливки масла к подшипнику является контуром пополнения смазки подшипника двигателя. Иногда эти масляные контуры состоят из торцевой крышки и корпуса вместе, и после сборки и проектирования необходимо убедиться в том, что они беспрепятственны.
В процессе эксплуатации необходимо также следить за тем, чтобы смазка, добавляемая из масляной форсунки, регулярно поступала в подшипник. В противном случае вся дальнейшая смазка не сможет быть нанесена, что приведет к невозможности пополнения смазки подшипника двигателя, ухудшению смазки и перегреву подшипника.
Помимо того, что при работе подшипника двигателя требуется гладкий входной масляный канал, также необходим гладкий выходной масляный канал. При проектировании двигателя, нуждающегося в пополнении смазки, на корпусе или торцевой крышке двигателя предусматривается отверстие для выхода масла.
Путь масла от подшипника до выхода масла - это путь слива масла из подшипника двигателя. Путь слива масла должен быть беспрепятственным, чтобы подшипник двигателя мог удалять излишки смазки через путь слива масла.
Нередко в реальных рабочих условиях подшипники двигателя перегреваются из-за невозможности удаления излишков смазки, вызванной неправильной конструкцией маслоотвода и закупоркой канала слива масла.
Рациональная конструкция масляного контура подшипника двигателя также является ключевым фактором для обеспечения смазки подшипника двигателя. Неправильная конструкция масляного контура может привести к перегреву подшипника из-за того, что пополняемая смазка не сможет попасть в подшипник.
Поэтому при проверке перегрева подшипников в двигателях новой конструкции следует также проверить рациональность конструкции масляного контура подшипника двигателя. Ключевым фактором здесь является то, что контур смазочного масла проходит через подшипник, а не является "обходным" по отношению к нему.
В некоторых средних и крупных двигателях при использовании консистентной смазки часто устанавливается маслоотражатель. В этом случае маслоотражатель также является частью контура смазки подшипника двигателя. При проверке контура смазки подшипника двигателя, который перегревается, следует проверить и его.
К распространенным неправильным конструкциям маслоотражателя относятся неправильный размер маслоотражателя, неправильное расстояние между маслоотражателем и подшипником двигателя, а также неправильный размер выходного отверстия маслоотражателя. Все эти конструктивные факторы влияют на эффективность работы маслоотражателя.
В предыдущем тексте обсуждалось влияние смазки подшипника двигателя на его тепловыделение. Другим влияющим фактором является уплотнение подшипника. Основное назначение уплотнения - защита подшипника, предотвращение утечки смазки и т.п. Уплотнения включают в себя бесконтактные и контактные уплотнения.
Чем сильнее контакт между уплотнительной кромкой и контактной поверхностью, тем лучше эффект уплотнения.
Однако трение, вызванное силой контакта и относительным движением, будет больше, что приведет к большему выделению тепла. И наоборот, чем слабее контакт, тем хуже эффект уплотнения, и тем меньше трение и тепло, возникающие из-за силы контакта и относительного движения. При выборе и применении уплотнений часто приходится искать баланс между выделением тепла и эффективностью уплотнения.
В подшипниках общего назначения применяются уплотнения как контактного, так и бесконтактного типа. Бесконтактные уплотнения обеспечивают герметичность за счет конструкции кромки. Поскольку отсутствует контактное усилие, практически не выделяется тепло из-за контакта кромок.
Легкие контактные уплотнения обладают лучшими уплотнительными характеристиками, чем бесконтактные, но поскольку кромка уплотнения соприкасается и относительно трется об уплотняемую область, при работе подшипника выделяется некоторое количество тепла.
Поэтому, если во время работы двигателя уплотнение оказывает значительное влияние на температуру подшипника, следует рассмотреть возможность уменьшения контактного усилия при обеспечении эффективности уплотнения, что позволит снизить тепловыделение от кромки уплотнения.
В целом, стратегия предполагает использование пылезащитных кожухов (бесконтактных уплотнений) вместо легких контактных уплотнений, использование легких контактных уплотнений вместо тяжелых контактных уплотнений или применение специальных конструкций уплотнений.
Кроме того, установка уплотнителя может повлиять на контакт губ, что сказывается на эффективности уплотнения и тепловыделении уплотнителя. Наибольшее влияние на уплотнение оказывает его эксцентриситет.
Для подшипников с уплотнениями эксцентриситет подшипника ограничивается его собственной конструкцией. Когда подшипник эксцентричен, тепло, выделяемое внутренним трением в подшипнике, часто бывает высоким.
Однако для самоустанавливающихся подшипников конструкция самого подшипника допускает определенную степень эксцентриситета, и эксцентриситет в пределах конструктивного допуска подшипника может привести к состоянию эксцентриситета, которое уплотнение подшипника не выдержит. Такая ситуация часто возникает при использовании самоустанавливающихся роликовых подшипников с уплотнениями.
При диагностике неисправностей, если в части уплотнения подшипника обнаружено выделение тепла, можно проверить кромку уплотнения, вышедшего из строя, чтобы найти место износа. На основании состояния износа можно получить информацию о установка подшипников можно получить отклонение, что позволяет определить причину сбоя и устранить ее.
Загрязнение подшипников - еще один существенный фактор тепловыделения подшипников двигателя. Мы знаем, что уплотнения подшипников являются ключевыми компонентами, защищающими подшипники от загрязнения. Поэтому при диагностике нагрева подшипника, вызванного его загрязнением, необходимо в первую очередь проверить состояние уплотнения подшипника.
Ситуация, когда нагрев подшипника вызван попаданием загрязнений в подшипник из-за повреждения уплотнения, тесно связана с уплотнением. Поэтому в последующих презентациях сначала будут описаны методы диагностики нагрева подшипника при повреждении уплотнения.
Повреждение уплотнения подшипника включает равномерный износ кромки уплотнения подшипника, неравномерный износ кромки уплотнения подшипника и повреждение части уплотнения подшипника, не имеющей кромки.
В тексте говорится о том, что повреждение уплотнений подшипника может подвергнуть внутреннюю часть подшипника потенциальному загрязнению. Это повреждение включает в себя износ кромки уплотнения подшипника и других частей уплотнения, не имеющих кромки.
Износ кромки уплотнения включает равномерный и неравномерный износ.
Во-первых, равномерный износ уплотнительной кромки подшипника:
В контактных уплотнениях кромка уплотнения подшипника обычно равномерно соприкасается с уплотняемой поверхностью, вызывая трение и нагрев во время работы подшипника. Хорошая конструкция уплотнения обычно обеспечивает баланс между эффективностью уплотнения и выделением тепла.
В нормальных условиях тепло, выделяемое при работе уплотнения, не должно быть чрезмерным. Однако если наблюдается сильное выделение тепла и равномерный износ уплотнения, это может быть вызвано следующими причинами:
Отклонение в размерах смежных компонентов. Например, размер вала или внутреннего кольца подшипника может выходить за пределы допуска, вызывая чрезмерное усилие контакта на кромке уплотнения. В этом случае необходимо отрегулировать размеры соответствующих компонентов.
Чрезмерная шероховатость поверхности смежных компонентов, что увеличивает трение и износ кромки уплотнения, приводя к дополнительному выделению тепла.
Отклонения в форме и размерах смежных компонентов. Например, некруглость вала приводит к износу кромки уплотнения.
Для устранения этих проблем требуется обработка вала и связанных с ним компонентов.
Кроме того, неправильный выбор уплотнения может привести к износу кромки уплотнения. К возможным причинам равномерного износа относятся: несоответствие характеристик уплотнения скорости вращения реальным требованиям; несоответствие коррозионной стойкости уплотнения реальным требованиям; несоответствие температурных характеристик уплотнения реальным требованиям.
Как правило, уплотнения имеют соответствующее требование к скорости применения, основанное на соотношении трения между их кромками и валом. Если скорость вращения подшипника превышает это требование, это может привести к износу кромки уплотнения. Если другие факторы уплотнения подшипника в норме, этот износ проявляется как равномерный износ кромки.
Обычные уплотнения подшипников обычно изготавливаются из резины. Если рабочая среда уплотнения содержит агрессивные газы или жидкости, это может привести к разрушению резинового материала, иногда размягчению или растрескиванию. Если происходит размягчение, на кромке может появиться аналогичное равномерное повреждение от трения.
С другой стороны, уплотнения подшипников имеют определенный диапазон рабочих температур. Когда фактическая температура применения превышает этот диапазон, уплотнение может размягчиться, и на кромке могут появиться равномерные следы износа при относительном движении.
Помимо влияния рабочей среды уплотнения, неправильные действия при установке и эксплуатации также могут вызвать нежелательный износ уплотнения, что приведет к перегреву соответствующих деталей подшипника.
Например, если обслуживание подшипника не проводится своевременно и уплотнение подшипника уже состарилось, повреждение уплотнения может привести к дополнительному износу, нагреву и утечке масла. Неправильная установка, вызывающая дополнительный износ уплотнения, также может привести к выделению избыточного тепла и другим проблемам.
В предыдущем обсуждении рассматривался вопрос о выделении тепла подшипниками двигателя в результате равномерного износа уплотнений подшипников. Теперь обсудим ситуацию неравномерного износа кромок уплотнений.
Неравномерный износ уплотнений подшипников двигателя может вызвать утечку смазки и способствовать попаданию загрязнений, что может привести к перегреву подшипников двигателя. Соответственно, неравномерно изношенные зоны трения уплотнений подшипников двигателя могут также выделять дополнительное тепло, способствуя перегреву подшипников двигателя.
Неравномерный износ уплотнений подшипников двигателя может быть вызван в первую очередь неправильной установкой или обслуживанием самих уплотнений, а также проблемами, связанными с сопутствующими деталями.
Во-первых, при установке уплотнения, если имеется параллельный или угловой эксцентриситет между самим уплотнением и осью вала, кромка уплотнения не будет должным образом выравниваться с соответствующими контактными зонами. Это приведет к тому, что часть кромки будет оказывать чрезмерное контактное давление, а другая часть - очень слабое. Части кромки, находящиеся под высоким давлением, будут изнашиваться при вращении вала, выделяя при этом значительное количество тепла.
В этих условиях контактное давление между кромкой и вращающимся компонентом больше, чем обычно, что приводит к повышенному выделению тепла при трении. С другой стороны, если контактное давление кромки уплотнения невелико (в направлении, перпендикулярном смещению), кромка уплотнения может вообще не соприкасаться с вращающимся компонентом или слегка касаться его.
Здесь контактное давление невелико, что приводит к меньшему выделению тепла при трении и, соответственно, к меньшему износу. Поэтому после некоторого времени работы подшипника кромка уплотнения подшипника будет иметь неравномерный износ.
Другая возможность несоосности уплотнения с осью вала связана с проблемами в процессе производства деталей. Эти проблемы в основном вызваны плохими допусками на форму и положение соответствующих деталей. (Обратите внимание, что это отличается от рассмотренного выше случая равномерного износа кромки, где проблемы производства деталей в основном связаны с допусками на размеры).
Особенно если эти допуски формы и положения приводят к эксцентриситету после сборки деталей, то причинно-следственная связь очень прямая. При таких обстоятельствах необходимо проверить соосность вала и корпуса подшипника после установки. К соответствующим размерам относятся буртик подшипника, упор торцевой крышки, концентричность корпуса подшипника и т.д.
До сих пор мы обсуждали проверку износа уплотнения при слишком высоких температурах подшипников двигателя. На самом деле, помимо кромки, повреждение самого уплотнения также может повлиять на подшипники. Это повреждение может произойти за пределами контактной поверхности трения кромки, возможно, на раме или в области кромки.
К таким повреждениям могут относиться: повреждение уплотнения в результате неправильной установки или обслуживания, повреждение в результате вмешательства, а также повреждение в результате прокручивания уплотнения.
В предыдущем разделе обсуждалась проблема неравномерного износа кромки уплотнения подшипника двигателя, что может привести к нагреву подшипника двигателя. В этом разделе мы более подробно рассмотрим повреждения уплотнения подшипника двигателя.
Помимо износа кромки уплотнения подшипника двигателя (равномерного и неравномерного), на работу уплотнения может повлиять повреждение других частей уплотнения. Это также может привести к изменению контакта кромки уплотнения. Как правило, поврежденное уплотнение после некоторого времени работы демонстрирует ненормальный износ кромки.
Поэтому износ кромки уплотнения подшипника двигателя и повреждение других частей уплотнения могут происходить одновременно. Несмотря на то, что в нашей серии статей и карт размышлений об этом говорится отдельно, читатели не должны воспринимать эти случаи как совершенно изолированные события.
К распространенным повреждениям уплотнения подшипника двигателя относятся деформация уплотнения, зазор между уплотнением и другими компонентами, а также прокручивание уплотнения.
Во-первых, во время хранения, транспортировки, установки и других процессов, связанных с подшипником двигателя, неправильное обращение может привести к повреждению уплотнения, деформации или царапинам. Известно, что уплотнение подшипника двигателя обычно представляет собой скелетное уплотнение, внутри которого находится стальной каркас, а снаружи - резиновый материал.
Стальной каркас типичного уплотнения подшипника представляет собой тонкий стальной лист, который может пластично деформироваться под действием внешних сил. Когда скелет уплотнения деформируется, это неизбежно влияет на контакт кромки уплотнения, ухудшая уплотнительные характеристики подшипника и потенциально вызывая утечку смазки или попадание загрязнений.
Это может привести к перегреву подшипника двигателя во время работы. С другой стороны, плохой контакт кромки после повреждения уплотнения подшипника двигателя также может вызвать нежелательное трение и нагрев, что является еще одним источником высокой температуры в подшипниках двигателя. Наконец, если эта деформация вызывает трение с окружающими компонентами подшипника двигателя, это может привести к дополнительному нагреву и локальному повышению температуры.
Во-вторых, если позиционное соотношение между уплотнением и окружающими компонентами подшипника неправильное, это может привести к потенциальной интерференции. Возникновение помех может привести к повреждению уплотнения или других компонентов, участвующих в помехах.
В этом случае необходимо проверить позиционное соотношение между подшипником и окружающими компонентами, чтобы исключить источник тепла от межвиткового трения.
Третий распространенный тип повреждения уплотнения - это прокручивание уплотнения. Само уплотнение подшипника должно иметь относительное движение и трение в кромке с вращающейся частью. Однако если это относительное движение происходит в установочной части уплотнения, это указывает на вращение между уплотнением и установочной частью. Трение и нагрев кромки уплотнения рассчитываются и оптимизируются при проектировании уплотнения и допускаются в пределах нормы.
Однако неподвижная часть уплотнения не должна иметь относительного движения с неподвижными компонентами, поэтому дополнительное тепло, вызванное относительным движением между неподвижными частями, является значительным. В этот момент необходимо проверить допуски неподвижной части уплотнения подшипника и самого уплотнения, чтобы обеспечить надежную фиксацию и избежать дополнительного нагрева, вызванного вращением.
Ранее мы уже обсуждали различные факторы, не связанные с подшипником двигателя, которые могут способствовать его перегреву, а также логику определения этих факторов.
В широком смысле состояние подшипника можно разделить на внешнее и внутреннее наблюдение. Когда подшипник двигателя начинает нагреваться, если мы разбираем его для внутреннего осмотра и расшифровываем состояние поверхности на основе обнаруженных внутри следов, это обычный метод "анализа отказа", используемый инженерами по применению подшипников.
На самом деле, большинство отказов подшипников вызывают более или менее аномальный нагрев. Поэтому анализ отказов является распространенным методом диагностики перегрева подшипников двигателя. С другой стороны, проведение анализа неисправностей подшипника двигателя часто требует его разборки, которая иногда бывает необратимой и приводит к тому, что подшипник становится непригодным для использования.
Поэтому при диагностике перегрева подшипников двигателя анализ неисправности путем разборки, как правило, является последним средством после оценки других внешних факторов.
Действительно, анализ отказов подшипников имеет очень прямые признаки. Правильное использование знаний об анализе отказов для поиска неисправностей дает самые прямые доказательства, связанные с состоянием внутреннего движения подшипника. Таким образом, этот метод является фундаментальным и базовым. В некоторых источниках его называют "анализом причин отказа" или RCFA.
В дереве неисправностей, связанных с перегревом подшипников электродвигателей, анализ внутренних отказов подшипника электродвигателя является важным ответвлением. Наблюдения, связанные с внутренними телами качения и дорожками качения подшипника, относятся к ветви чрезмерной внутренней температуры подшипника двигателя.
Под чрезмерной внутренней температурой здесь подразумевается, что причина перегрева находится внутри подшипника. При оценке распределения тепла в подшипниках двигателя по цвету видно, что внутренняя температура выше внешней, а изменение цвета указывает на эту разницу (см. соответствующую таблицу в книге для интерпретации различных цветов подшипников).
В отличие от этого, распределение температуры в подшипнике двигателя происходит снаружи внутрь. Другими словами, на подшипник двигателя может воздействовать внешний источник тепла; внешняя температура может быть выше внутренней во время работы; подшипник может работать нормально внутри, но иметь ненормальное внешнее состояние.
В таких случаях необходимо определить внешний источник тепла. Если во время работы подшипника двигателя присутствует внешний источник тепла, что приводит к повышению рабочей температуры выше нормы, общим решением является устранение внешнего источника тепла или изоляция подшипника от него.
Это предотвращает слишком высокую внутреннюю температуру подшипника, которая может повлиять на смазку и работу подшипника.
Еще одним потенциальным внешним источником тепла могут быть помехи от внешних компонентов. Признаками этого могут быть следы вмешательства и обесцвечивание соответствующих компонентов. Устранив помехи, можно устранить источник нагрева, и температура подшипника вернется к нормальному уровню.
В предыдущем обсуждении рассматривалась диагностика перегрева подшипников двигателя вследствие их повреждения. Мы рассмотрели процесс исключения чрезмерной внутренней температуры подшипника или внешних источников тепла.
Теперь мы сосредоточимся на проблеме выделения тепла между подшипником и связанными с ним компонентами во время работы. Это распространенная проблема, известная как "ползучесть" подшипников двигателя.
Подшипники двигателя - это механические компоненты, соединяющие статор и ротор двигателя. Рассмотрим, например, асинхронный двигатель. Внутреннее кольцо подшипника обычно соединено с ротором, сохраняя фиксированное относительное положение, а внешнее кольцо соединено со статором, также сохраняя фиксированное положение.
Когда двигатель начинает вращаться, относительное вращение между внутренним и внешним кольцами подшипника облегчается за счет тел качения внутри подшипника.
Поэтому внешнее кольцо подшипника двигателя и статор, а также внутреннее кольцо и ротор должны оставаться относительно неподвижными. Если происходит относительное перемещение, это то, что мы обычно называем ползучестью подшипника двигателя. В зависимости от места расположения ползучести в подшипнике двигателя она обычно подразделяется на ползучесть внутреннего кольца и ползучесть наружного кольца.
Прежде всего, рассмотрим ползучесть внутреннего кольца подшипника двигателя. В асинхронном двигателе допуск на посадку между внутренним кольцом подшипника двигателя и валом обычно обеспечивает плотную посадку, которая включает частичную интерференционную и переходную посадку.
Обычно ползучесть внутреннего кольца подшипника двигателя возникает при относительном смещении между внутренним кольцом подшипника двигателя и валом. Такое изменение относительного положения не должно происходить ни в случае интерференционной, ни в случае переходной посадки.
Поэтому при возникновении ползучести внутреннего кольца подшипника двигателя необходимо выполнить следующие проверки:
Сначала проверьте размеры вала. Если допуск на посадку секции подшипника двигателя был выбран правильно, то при обнаружении ползучести внутреннего кольца начните с проверки размеров вала двигателя.
Если размер вала не соответствует допуску (обычно занижен), это может привести к слишком слабому прилеганию внутреннего кольца подшипника двигателя к валу, что приведет к возможности возникновения ползучести. (Как правило, после появления ползучести подшипника измеренный размер участка вала будет меньше, чем размер между ползучестями, поскольку вал уже подвергся износу.
Проверка записей измерений перед установкой на этом этапе была бы более надежной).
Во-вторых, проверьте, подходит ли конструкция для подгонки по допуску.
В-третьих, проверьте материал соответствующих компонентов.
Как уже говорилось ранее, при возникновении проблем с внутренней дорожкой качения подшипника в двигателе необходимо проверить размеры соответствующих деталей, как указано в первом пункте выше. На этом этапе проверяется качество компонентов в рамках разумной конструкции.
Основой проверки качества компонентов является правильность конструкции. Таким образом, при диагностике неисправностей подшипников двигателя иногда необходимо проверить правильность соответствующей конструкции наряду с качеством компонента. Задача при устранении проблем с дорожками качения подшипников двигателя заключается в выборе подходящих допусков. В этой части мы рассмотрим, насколько обоснованным является выбор допусков.
Однако особые условия эксплуатации, которые часто влияют на выбор допусков, легко упускаются инженерами из виду. Например, условия вибрации, возвратно-поступательное вращение и т. д. В таких условиях необходимо корректировать посадки по допуску, а не полагаться только на традиционные конфигурации. Эта деталь часто становится объектом контроля.
Помимо внутренней дорожки качения, наиболее распространенной проблемой подшипников двигателя является наружная дорожка качения. Направление проверки дефектов наружной дорожки качения не сильно отличается от проверки внутренней дорожки. Оно по-прежнему включает в себя проверку размеров компонентов подшипника (качество обработки) и прилегания подшипника к соответствующим деталям.
В данном случае инженеры должны обратить внимание на выбор допуска подшипника, связанного с дефектами наружной дорожки качения.
Во-первых, вопрос материала. Корпуса подшипников некоторых двигателей изготавливаются из алюминия. Из-за различных коэффициентов теплового расширения при нагреве двигателя корпус подшипника отсоединяется от внешней дорожки качения, что приводит к дефектам внешней дорожки качения.
Обычные решения включают в себя меры по предотвращению проблем с дорожками качения, такие как использование уплотнительных колец, подшипникового клея или даже конструкций с ограничителями движения. Наиболее распространенным решением является использование уплотнительных колец.
Во-вторых, помимо влияния материала, различные условия эксплуатации также предъявляют особые требования, которые влияют на допустимое прилегание наружной дорожки качения. Например, условия вибрации, возвратно-поступательное движение, частые запуски, вертикальная установка и т. д.
В таких условиях требуется корректировка допусков. При использовании обычных допусков для горизонтальных двигателей возможно возникновение дефектов наружной дорожки качения.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO