腳輪軸承故障簡單處理
發表時間:2020/7/15 15:40:21
在各個企業的生產過程中，腳輪擔負著主要的動力，一旦發生故障，可嚴重影響到整個生產過程。隨著腳輪產品的不斷發展，絕緣強度的提高，腳輪的電氣故障也大大減少。但是根據腳輪故障的統計，因軸承損壞而造成的腳輪故障，約占了腳輪故障的70%以上。因為大、中型高壓腳輪軸承故障對生產的影響較大，損失也較大，所以以下為重點分析。
1、腳輪的軸承種類：
一般腳輪所使用的軸承，種類不是太多。大多是采用的《深溝球軸承》和《圓柱滾子軸承》，某些大型腳輪的定位端采用了《調心滾子軸承》，立式腳輪的承載端,一般是采用《角接觸球軸承》或《推力調心滾子軸承》。部分的大、中型腳輪采用了《滑動軸承》，還有特殊的腳輪，例減速腳輪、濕式腳輪等，采用了比較特殊的軸承。
2、軸承的損壞原因：
根據多方面的資料以及對腳輪多年來的檢修統計、總結，腳輪軸承如在良好的條件下運行，一般可達到連續使用5～10年，部分軸承經過維護、保養可達到15～20年。但是，怎樣才能使軸承運行在一個良好的條件下，則是保證軸承使用壽命的一個最重要的問題。關于軸承的損壞，大致由以下幾個原因造成：
（1）、腳輪負載過大；（2）、軸承允許轉速不夠；（3）、軸向力過大損壞定位端軸承；（4）、腳輪振動過大；（5）、環境溫度及腳輪運行溫度過高；（6）、軸承潤滑不良；（7）、軸承本身質量缺陷；（8）、人員因素。
3、腳輪軸承故障分析：
根據軸承的損壞因素，分析到腳輪軸承的損壞原因，認為腳輪軸承故障的發生主要有以下幾類原因：（1）、軸承的選用問題；（2）、軸承附件的結構問題；（3）、軸承與潤滑的問題；（4）、軸承的檢修與安裝問題；（5）、腳輪缺陷或機械對軸承的影響問題；（6）、軸承運行中的維護問題。
根據以上腳輪軸承故障發生的主要原因以及在實際工作中解決軸承故障的經驗認為，往往看似同樣的故障現象，但是導致軸承故障發生的主要因素則是不同的，可以說既有共性也有特殊性。所以，只有根據發生軸承故障腳輪的具體分析，找出其主要的原因進行解決。
3.1、軸承的選用問題：
用于滑動軸承作為支撐的腳輪，一般是大、中型腳輪。這一類腳輪的缺點，主要是軸瓦漏油和發熱的問題，有些腳輪還需配裝“潤滑油泵站”，增加了設備投資。但滑動軸承的優點主要是，適用于高速和功率大的腳輪。所以根據腳輪的功率、轉速及滾動軸承的性能對照認為：一般腳輪功率超過1000KW以上2極的，和2000KW以上4極的腳輪，不適用滾動軸承作為支撐。如果須用滾動軸承，則需采用結構上的特殊設計，來滿足腳輪和軸承的允許條件。
目前，大部分腳輪的支撐是滾動軸承，而滾動軸承的使用壽命、運行狀況以及故障的發生，與軸承的選用則是主要的。
3.1.1、對于負側為“圓柱滾子軸承”空側為“深溝球軸承”的腳輪，運行中因溫度的變化，轉子的長度也在變化，而轉子長度的變化即由負側的“滾子軸承”予以調整。如果腳輪與機械的連接為“剛性聯軸器”時，則容易造成腳輪的振動，并且產生較大的軸向力而造成空側軸承的損壞。
3.1.2、對于容量較大的腳輪，在軸承的選用設計時，如果軸承的允許轉速與腳輪的轉速相差很少或不夠，則是造成腳輪軸承損壞的一個主要原因。例如，2極腳輪采用的#6222深溝球軸承，4極腳輪采用的#N332（#NU332）圓柱滾子軸承，6極腳輪采用的#23044雙列調心式滾子軸承和#3038單列滿圓柱滾子軸承，甚至比以上型式還大的軸承。這就使軸承的允許轉速與腳輪的實際轉速基本相同甚至不夠，造成了軸承的發熱、損壞。
3.1.3、對于負側為雙軸承結構的腳輪，大部分運行中軸承的溫度偏高。因雙軸承結構的腳輪，其端蓋、軸承套等部件的軸向尺寸較大。在零部件的制造時，如果形位公差過大，即可使軸承在旋轉中承受額外的力而損壞。這種結構的腳輪，在小修時是無法對軸承進行檢查的，而在大修時，軸承也是無法清洗、檢查，只有更換，從而造成檢修費用的增加。另外發現，此類腳輪往往是經過的檢修次數越多，軸承發熱損壞的故障就越多。經分析，其主要的原因就是，多次檢修造成零部件的形位超差，組裝時位置的變動等因素，使軸承額外受力而損壞。
3.1.4、有些高壓腳輪的定位側采用了“調心滾子軸承”，該軸承的優點是，可消除腳輪端蓋、軸承套等部件所產生的形位差。但是，該軸承只能承受較輕的軸向負荷。腳輪在制造中，靜、轉子軸向尺寸的誤差，腳輪運行時溫度的變化使轉子造成的軸向位移，加上機械對腳輪的影響等原因，都可造成腳輪轉子軸向力的產生。在軸向力大于了該軸承所承擔的范圍，即可造成軸承的損壞。
3.2、軸承附件的結構問題：
一般小容量的低壓腳輪，軸承附件的結構比較簡單。由端蓋、軸承蓋組成，軸承的定位一般采用軸用彈性擋圈。但大、中型高壓腳輪的軸承附件，則是生產廠家的不同而存在結構設計上的不同。根據不同腳輪的運行與故障分析發現，不同的軸承附件結構，是直接影響到腳輪軸承的使用壽命、運行狀況以及故障的發生。
3.2.1、早期的高壓腳輪軸承附件，大多采用的是軸承套和內、外油蓋方式的結構，無防塵裝置，無加、排油裝置。此結構的優點是簡單，缺點是密封差，灰塵很容易進入到軸承內部，加速軸承的磨損而損壞，腳輪在運行中也無法對軸承進行維護。
3.2.2、某些高壓腳輪，在軸承外側裝有一個距軸承間隙很小的擋油盤。這樣看似可保持軸承內潤滑脂的充足，但也存在著很多缺點：1、不利于軸承散熱和潤滑脂的循環，使軸承溫度過高。2、因擋油盤的存在，腳輪在檢修時，軸承無法檢查，只有更換，造成浪費。3、多次檢修容易造成擋油盤與軸的配合松動，造成運行中產生異音或從軸上脫出，造成嚴重事故。
3.2.3、某些高壓腳輪的軸承油室設計較小，運行中在對軸承進行維護加油時，即使加入了數量較少的潤滑脂，也可能造成軸承的發熱。
3.2.4、目前大部分的高壓腳輪都設計、加裝了加油裝置，但是部分腳輪的排油裝置設計不佳，當軸承的潤滑脂過多時無法排出，有的腳輪則需停機處理，否則無法解決軸承的發熱故障。
3.2.5、某些高壓腳輪，設計的端蓋、軸承套為一體式結構。此種結構省去了在腳輪檢修時一項零部件的拆卸，但是此種結構的腳輪，端蓋在加工時，對形位公差的要求甚為嚴格，尤其是雙軸承結構的端蓋，其軸向尺寸較大，如果形位公差超出了軸承的間隙，即可造成軸承在旋轉中額外受力而損壞。
3.3、軸承與潤滑的問題：
3.3.1、滾動軸承精度是比較高的，內、外圓的直徑誤差一般在10μm以內，其材料的硬度一般在HRC60左右。軸承的保持器一般是鋼和銅的較多，鋼保持器的優點是耐磨性強，在軸承的溫度過高時不容易產生金屬粉狀。但是，銅保持器的軸承在旋轉中則更加穩定，并且噪音小。因為軸承與軸是過盈配合，部分的軸承與軸承室也為過盈配合，這樣即可使軸承的徑向間隙減小，軸承的間隙過小，即可造成運行中的發熱。
3.3.2、目前因腳輪絕緣強度的提高，其腳輪的允許運行溫度也有了很大的提高，這就要求腳輪軸承所使用的潤滑脂，其允許溫度也應提高。如果使用了允許溫度過低的潤滑脂，在腳輪和軸承的溫度過高時，潤滑脂碳化而失去作用，造成軸承的嚴重損壞。
3.4、軸承的檢修與安裝問題：
我們為了保證腳輪的檢修質量，在腳輪大修時，大部分的軸承進行更換。在軸承的更換時，如果不掌握好正確的工藝，則可能因為軸承的裝配或尺寸問題而造成軸承的損壞。
3.4.1、舊軸承在拆卸時應盡量采用加熱的方法，否則可能造成對軸的損傷。
3.4.2、軸承拆下后，應校核軸承檔處的軸徑，軸承室與軸承的配合尺寸，并符合腳輪設計時的公差。如果軸徑的公差超標，軸徑過大可能造成軸承間隙過小而發熱，軸徑過小可能造成軸承運行中從軸上脫出。軸承套與軸承的配合過盈，可造成軸承的不易安裝，過松可造成運行中產生異音。
3.4.3、應測量軸承室厚度、內外軸承蓋止口的長度，計算出軸承在軸承室內是否保證軸向的穩定。尤其是定位側軸承，軸承良好的軸向定位是保證腳輪運行穩定的一個重要條件，否則可造成腳輪運行中的振動、軸向串動或異音。
3.4.4、新軸承安裝前使用潤滑油或軸承加熱器進行加熱，加熱溫度一般為100℃左右時安裝。如安裝不到位時，應使用合適的軸套或紫銅棒，均勻敲擊軸承的內套使其到位，不能使滾珠和保持器吃力，否則造成新軸承的損壞。
3.5、腳輪缺陷或機械對軸承的影響問題：
3.5.1、腳輪靜、轉子磁極中心軸向偏差過大，轉子即產生軸向力。軸向力的過大可造成腳輪定位側軸承的壽命減少甚至損壞。
3.5.2、腳輪轉子的不平衡，可造成腳輪運行中的振動。軸承在長期的振動狀態下運行，即可造成壽命的降低甚至損壞。
3.5.3、腳輪所帶動機械對腳輪軸承的影響也是一個重要因素。往往機械發生故障而造成了腳輪的振動、軸向串動、過負荷，機械對腳輪的任何影響，都是腳輪軸承損壞的因素。
3.6、軸承運行中的維護問題：
運行中正確的維護，是保證軸承壽命的一個重要條件。由潤滑脂潤滑的軸承，應根據軸承的不同而制定相應的維護措施。軸承在潤滑脂的補充或部分更換時，應注意用相同牌號的潤滑脂，否則可能因化學反應而使潤滑脂失去作用，造成軸承的損壞。
4、軸承故障的處理：
針對以上對腳輪軸承故障的分析認為，往往軸承的故障現象相同，但是其主要矛盾是不同的。目前我國腳輪的種類繁多，除了腳輪的安裝尺寸是按照國家的標準外，每個制造廠所生產的腳輪結構都不相同。多年來從腳輪的檢修、改造經驗總結，處理腳輪軸承的故障，首
先應找出該腳輪發生軸承故障的主要矛盾，制定方案，予以解決。
4.1、根據腳輪的功率、轉速等規范，確定腳輪的軸承是否選擇正確。根據腳輪與機械的連接方式，確定腳輪定位側與軸承故障的利害關系。如果存在軸承的選用問題，應按照軸承的承載能力、允許轉速，并結合該腳輪的實際尺寸，設計軸承更換的改造方案。
4.2、軸承附件的設計：有擋油盤結構的，將擋油盤去掉，保證軸承運行中的散熱；軸承的定位，采用多齒鎖墊加開槽螺母的結構方式，達到軸承良好的定位并起到散熱效果；軸承外油蓋制成大空間結構，使軸承溫度進一步降低；在內、外軸承蓋外側加裝密封裝置，確保軸承內部的清潔；兩側軸承全部裝有潤滑脂加油裝置，保證腳輪軸承運行中的維護；軸承的放油裝置，制做成大直徑放油管結構，保證多余潤滑脂的順利排出；對于軸承套與端蓋為一體的結構，改為組裝式，減少軸承的額外受力。
4.3、保證新軸承的質量，有條件時對新軸承進行硬度的檢測。在軸承的選用時，應盡量選擇銅保持器和大于標準間隙，后置代號為（M / C3）的軸承較為合適。軸承所使用的潤滑脂，一般應選用鋰基脂，其允許溫度應在-20℃～120℃以上的范圍。
4.4、舊軸承在拆卸時應使用專用的拉具，并盡量采用加熱的方法，避免對軸的損壞。軸承拆下后，測量軸承檔處的軸徑尺寸。按照機械設計的一般標準，運行比較穩定的軸承，軸徑的公差配合選“m6”，運行狀況較差的軸承選“n6”。測量軸承套內孔的尺寸，一般要求是，可以軸向稍有移動的，軸承套內徑的公差配合選“H7”，比較穩定的選“J7”。
4.5、對定位側軸承損壞較多的腳輪，在解體時應先打開非定位側一端，檢查靜、轉子的軸向鐵芯位置是否正確，如果軸向相差過大，則應加工零部件修正或采用墊片的方式予以調整。對于運行中振動過大的腳輪，在解體后應對轉子進行動平衡校驗，保證轉子運行中的穩定，可減少軸承的故障，延長軸承的使用壽命。機械故障對腳輪的影響，除了機械部分進行檢修、消除外，還應從腳輪的結構進行分析。腳輪合理的結構，可大大減少因機械的影響而造成腳輪軸承的損壞。
4.6、腳輪軸承的故障，除去結構設計、檢修、軸承質量等方面的原因，運行中的正確維護也是減少軸承故障的重要措施。由潤滑脂潤滑的軸承，一般在2000小時左右應對軸承進行一次潤滑脂的補充。對于大部分中型高壓腳輪軸承的補充加油量，一般每次在50～150克左右（根據軸承的大小制定）。軸承在補充加油后，一般其溫度略有升高，運行一個時間后溫度即達到正常。但是，如果溫度一直不斷上升，則應分析軸承油室內是否潤滑脂過多，此時應打開放油孔排除多余的潤滑脂，如果軸承附件的設計無法達到潤滑脂的排放，應臨時停機處
理并制定以后的附件改造方案。如果腳輪在運行中軸承聲音正常，建議盡量不要對軸承進行潤滑脂的補充，避免軸承室內的潤滑脂過滿，造成軸承發熱。另外，在腳輪的小修時，應盡可能地打開軸承蓋，更換新的并清除多余的潤滑脂。
總之，腳輪的種類繁多，故障也是不同的。綜上所述，軸承的選用、附件的結構、軸承的質量、潤滑脂的使用、檢修的質量、腳輪的缺陷、維護的問題及機械的影響等，都是造成腳輪軸承發熱、損壞的因素。有的腳輪軸承運行中發熱嚴重，因為運行的需要而不能停機處理，便采用了通風機降溫或淋水降溫的措施，有的甚至將軸承套或軸承蓋做了改造，進行通水冷卻，這樣看似解決了軸承的發熱，但還是沒有解決軸承發熱的根本。還有的是，在發生了腳輪軸承的故障后，進行了軸承的更換，或者使用了高質量的潤滑脂，或者機械做了一定的工作，或者增加了軸承的加油維護次數等工作后，軸承的故障減少了，為此而認為是找到了軸承故障損壞的原因。但是我們認為，腳輪軸承故障的發生，就像病人得了需要手術的病相似。使用好的藥物并保證每天的治療，往往可以控制病情的發展。但是，要徹底去掉病根，使病人完全康復，還是需要進行手術，去掉病原或者更換器官。分析腳輪軸承的故障就如同醫生為病人看病一樣，只有找到軸承故障發生的主要原因，才能徹底解決腳輪軸承的故障，保證腳輪的安全運行。
在十幾年來高壓腳輪的改造中，其中有很多業主也提到，如果腳輪制造廠按照合理的結構改造并用于到產品的制造多好。根據本人與某些腳輪制造廠的溝通，大多廠家認為：腳輪在制造中已經形成了大的規模，如果在零部件和結構上進行大的變動，其論證、審批的手續相當麻煩，還有對設計部門考核等人為的因素，所以制造廠家一般不進行大的結構上的改造。加上目前我國工業的發展的速度較快，腳輪的需求量大，為此部分廠家還有一種說法：目前這種腳輪產品，我們的訂貨已經是供不應求了，大的改造要嚴重影響到產品的生產量，所以就沒有必要進行結構的改造了，這也是我國技術水平發展的一個制約。就本人來講，是多么的希望腳輪生產廠進行大的革新改造，生產出優良的產品，提高生產系統的可靠性，使我國的高壓腳輪產品再提高。
（附）高壓腳輪軸承故障的處理與改造種類的統計：
以下的高壓腳輪在運行中，大部分連續運行3個月左右，軸承即發生損壞故障，有的甚至幾天發生一次，改造處理后，連續運行時間全部達到了一個檢修周期（三年以上）。
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