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电机转子轴承的一次性润滑寿命试验 介绍

供稿:中国工控网 2017/11/16 10:10:31

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  • 关键词: 电机转子轴承
  • 摘要:电机转子所用的油润滑球轴承的特点是承受载荷小、精度高、寿命长、摩擦力矩小、稳定性高。在正常工作情况下,影响轴承使用寿命、摩擦力矩和可靠性的重要因素是轴承的润滑。轴承在特定的工作条件下(如真空密闭环境等)时,只能依靠保持架内所含润滑油来维持轴承的润滑,保持电机转子的正常运转,属于一次性润滑。电机转子的特殊工作环境(真空密闭)和长寿命要求,即使使用了含油保持架轴承也难以满足要求,必须提供与之相适应的供油系统,进行补充供油,才能保障轴承的充分润滑。在对轴承进行供油时,需要对轴承润滑状态进行分析,以确定补充供油的大概时间。

  电机转子所用的油润滑球轴承的特点是承受载荷小、精度高、寿命长、摩擦力矩小、稳定性高。在正常工作情况下,影响轴承使用寿命、摩擦力矩和可靠性的重要因素是轴承的润滑。轴承在特定的工作条件下(如真空密闭环境等)时,只能依靠保持架内所含润滑油来维持轴承的润滑,保持电机转子的正常运转,属于一次性润滑。电机转子的特殊工作环境(真空密闭)和长寿命要求,即使使用了含油保持架轴承也难以满足要求,必须提供与之相适应的供油系统,进行补充供油,才能保障轴承的充分润滑。在对轴承进行供油时,需要对轴承润滑状态进行分析,以确定补充供油的大概时间。

  轴承的润滑尽管已有了很多的理论计算公式和应用经验,但都有相当大的局限性。计算公式的数学模型和经验系数一般都是在理想工艺质量条件下建立的,所得的数值往往偏离实际值较大。轴承润滑的复杂性和系统性决定了试验和试验分析是检验轴承润滑设计的重要依据。

  轴承的一次性润滑寿命是指在没有外界补充润滑的条件下,轴承依靠保持架自身所含润滑油建立起来的循环润滑所能维持正常运转的时间。轴承失效的方式不是疲劳失效,主要是由于润滑不足产生精度失效,进而造成轴承的磨损失效。为了研究一次性润滑对电机轴承寿命的影响,采用相同工作条件下进行1∶1的模拟试验。

  1试验方法

  采用16套7004球轴承分8组进行(电机转子)轴承一般成对使用试验,试验过程中对电机转子的运转电流、电压和转速进行监测和记录。当电机的运转电流超出电流性能指标并出现异常时,即认为轴承失效。

  试验前,对轴承进行筛选和评估,挑选出合格的轴承进行试验。试验方法和流程如下:

  (1)按照清洗规范对轴承进行清洗、烘干。

  (2)保持架按浸油工艺进行处理。

  (3)按照跑合规范,轴承装配后进行初期跑合。

  (4)初期跑合后按装配工艺将轴承装入电机转子。

  (5)根据实际工况条件,对轴承进行一次性润滑寿命试验,在试验过程中对电机转子的运转电流、电压和转速进行监测和记录。

  (6)待寿命试验结束后,根据试验数据做出电机运转电流随时间变化的曲线图,并根据曲线图做出轴承的润滑寿命曲线;并对寿命曲线进行分析。                                     

  2试验设备及条件

  试验设备为轴承跑合测试仪。该设备可通过驱动电机带动轴承进行运转,同时具备轴承跑合数据的采集和记录功能;轴承运转电机采用无铁无刷直流电机。通过测试设备实现对试验轴承电机的电流、电压和转速进行实时监测与记录,准确绘制出电流随时间变化曲线,并能及时判断出电流的波动变化和轴承摩擦力矩的波动性。

  试验条件:

  (1)环境温度(20±5)℃、真空度≤10Pa。

  (2)轴承的轴向载荷为30~40N(满足电机转子工作要求)。

  (3)轴承转速依电机转子实际工作转速5600r/min运转。

  3试验结果及分析

  试验重点对电机转子的电流、电压和转速进行了实时监测与记录,并根据测试数据做出了时间和运转电流的曲线,由于试验持续时间较长,试验数据量较大,因此,本文只根据试验测试数据绘制出轴承工作电流随时间变化的曲线,如图1所示。

                                          

  根据图1的8组曲线,经过整理后,相对应的可以得出轴承在一次性润滑过程中的润滑寿命曲线,如图2所示。

  由图2曲线可知,轴承在一次性润滑状态下运转持续了大约25个月,并将整个试验过程分为4个阶段:润滑充分阶段、润滑平衡阶段、润滑不足阶段和润滑破坏阶段。

  当轴承的润滑状态遭到完全破坏后,轴承的温升和运转电流急剧增大,并伴随有明显刺耳的干摩擦声音。润滑破坏区的运转时间不到1个月。

  4 结论

  (1)对电机转子轴承不进行补充供油的情况下,轴承的使用寿命只能满足22个月的正常连续运转。

  (2)对电机转子轴承进行补充润滑的供油时间应选择在轴承润滑不足之前,考虑到轴承在润滑平衡区的后半段有可能已经出现微观的干摩擦和润滑不足(电性能没有表现出来),为确保轴承润滑的可靠,可适当将供油时间提前到15~18个月。

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审核编辑(王静)
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