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如何提升风机轴承的使用寿命
2024-08-13
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润滑
滚动轴承需要润滑。润滑剂有三个好处:
a. 减少因为不理想的转动或者滑动产生的磨损。
b. 通过油膜效应增大载荷。
c. 从接触区域传导走热量。
润滑剂的选择对轴承的有效运行至关重要。主要的选择有油和油脂。
油不是被储藏在轴承里。因此，储油室中的油被用来不断地补充油润滑轴承中的油。这意味着油润滑的轴承通常可以承受更多的污染，相比脂润滑油润滑的运行温度也更低。为了改善轴承周围的油循环，一些轴承会设计有甩油环。这是一个安装在轴上并随轴一起旋转的圆环。它从储油室中把油收集过来，并将其转移到安装轴承位置的轴上，再转移到轴承上。大多数的滚动轴承依靠滚动体和保持架来在轴承周围输送油。
还可以在轴承油箱内可安装冷却盘管，以冷却油，延长轴承寿命。有加油站的时候，也可以有一个带冷却或过滤装置的外部油箱，来延长轴承的寿命。对于风机来说，在回流管路中通常有一个溢流闸门。油被泵入轴承并流过闸门。这意味着如果油泵发生故障，轴承内的油不会倒流损失。
球面滚子轴承-润滑脂因为磨损变黑
虽然油润滑有很多优点，但是它也有一个主要的缺点。当轴封失效，油从轴封处泄漏时，油很难保留在轴承内。在某种程度上，这是由轴旋转导致的风阻引起的。油蒸发的风阻会增大轴承箱内部的压力。通过使用复杂的轴封，包括一系列的迷宫结构和o 形圈，可以将轴封泄漏降至最低。此外，通过轴承箱上的排气口也会有油的损失，该排气口用于减小风阻和油蒸发产生的压力对轴封的影响。随着现代环境的要求，这种油损失的影响必须被考虑。Halifax Fan 一直与一个钢铁制造商合作将油润滑滚动轴承更换为脂润滑滚动轴承，因为该制造商每周需要使用几加仑的油，来保持轴承油位在一个可接受的水平。在一些设施中，也建议不使用油润滑，因为石油被视为火灾隐患。
风机轴承滚动体的主要润滑方式是脂润滑。如果轴承内充满了润滑脂，轴承会变得太热。然而，当风机运行时，轴承可能有10%的空间充满了油脂。为了确保轴承表面完全涂满润滑脂，它们最初会被填充好润滑脂，并且两侧会填充两侧空间的25%至50%的润滑脂。当轴承最初运行时，它会由于过多的润滑脂而运行发热。过多的油脂将被移出轴承，但只有当有多余的空间润滑脂可以去。
整体轴承单元在轴承之间有一个大的空腔可以装润滑脂。因此，没有必要去清空轴承里旧的润滑脂。对于其他轴承座，需要去除旧的油脂，通常每隔几年一次。对于较大的电机，有一个排油口，加油的时候旧的油脂便从排油口被排出。由于额外的润滑脂被从腔内推入轴承，在重新润滑脂后，轴承温度通常会升高几个小时。
润滑剂过早失效常见的原因是环境影响。水的污染会导致油或润滑脂的稠度发生明显的变化。通常，油脂会因为水的污染而变得更白。静电放电经常被认为是轴承损坏的主要原因。然而，在较弱的电弧水平的时候，润滑脂就会产生局部积碳，导致快速老化。在不到6 个月的时间里，油脂已经失效。使用弹性体联轴器可以防止电弧和因为油脂快速老化导致的油脂频繁补偿。
轴承温度首先失效的部分是润滑油，大多数润滑脂在120℃以上变成液体。通常，轴承的运行温度不允许超过90˚C，否则会有温度瞬变导致故障的风险。对于脂润滑，更换润滑剂没有冷却效果。这意味着需要外部冷却(要么冷却轴承座，要么使用冷却风扇将热量从轴上带走)。与油润滑相比，润滑脂的粘度通常较高，这意味着脂润滑的轴承的设计需要更多的关注冷却。
对于油和润滑脂，必须考虑兼容性，因为有报告显示润滑脂由于与另一种不相容的混合会变硬。因此，确保使用兼容的润滑脂很重要。Halifax Fan使用复合锂基润滑脂，在大多数应用中可以与矿物油或合成油一起使用，但也可以根据应用情况使用其他材料。一些终端用户会尽量减少现场使用的润滑脂种类，或者有一个首选的供应商。如果是这种情况，他们需要让风机制造商知道，以便轴承可以重新注上符合他们要求的润滑脂。
振动
滚动轴承不是刚性的。轴承越小，承载越少，其刚度就越小。有计算轴承刚度的标准公式将这些因素考虑在内。这些公式给出的刚度是载荷方向上的刚度。对于定位轴承，这也往往是垂直于载荷方向的刚度，但对于非定位轴承，垂直于载荷方向的刚度约为载荷方向刚度的33%。如果轴承是刚性的，风机会由于转子的自然频率意外接近于运行频率而产生振动问题。
常见的振动问题是由于轴承轻负荷而打滑。轴的振动像跳绳一样旋转。向前旋转是由于不平衡而引起的，发生在轴旋转的方向上。反向旋转由打滑驱动，并向与轴旋转相反的方向移动。通常情况下，由于反旋旋转只是由于不平衡而受到弱激励，所以不考虑反旋转，反向旋转可以接近于运行速度。当轴承过度滑动时，这就成为一个问题，并可能导致在运行速度下很高的振动。当这种情况发生时，解决方案通常是更换一个可以承受轻负荷而不打滑的轴承。例如，球面滚子轴承可以改为自调心球轴承。
ATEX 风机-机械密封，带温度和振动传感器的轴承座
当轴承因打滑而出现热循环时，如果反向旋转的固有频率接近于运行速度，也会出现振动循环。这产生了一个旋转振动叠加在因为不平衡而产生的振动上。实际上，在平衡图上有一个偏置圆，圆心是不平衡的效果。圆的大小表明了打滑的影响程度。由于这是一个打滑的热现象，循环可以持续30 分钟到1 小时。
轴承的故障并不总是导致高振动。有一些大型风机的轴承严重剥落，大约50%的轴承轨道损坏，但是振动水平小于5 毫米/秒。这导致了通过高频振动测量来检测轴承故障的兴起。在20 世纪80 年代，使用单个值的冲击脉冲监测被用作检测轴承故障的一种方法。然而，由于随着运行良好的轴承被发现运行噪音越来越大，好的轴承也被判定为失效，这种测量方法就过时了。这是由于用户没有通过查看检测值随着时间变化的趋势来检测轴承是否恶化。最近，加速度包络法来评估轴承状况已越来越受欢迎。这是一种现代的类似于冲击脉冲监测的方法，它使用更复杂的方法来生成单个数字。像冲击脉冲监测一样，它很难区分噪声大，但是可以接受的轴承和开始失效的轴承是基于孤立的读数来判定的。哈利法克斯风机已经遇到许多终端用户，这种方法把良好的轴承判定为失效。对于加速度包络，就像对于低值读数的冲击脉冲监测一样，有必要随时间趋势值，以评估轴承是否正在失效。
总结
滚动轴承是风机使用的主要轴承类型。各种类型的轴承都有自身的优缺点，但只要设计和维护得当，风机就可以平稳地运转。
风机行业应用特点为连续、高速运行、轴承易发热、同时对轴承的噪音有极严格的要求。针对风机行业的运行要求，豫西3Y轴承采用特殊设计，开发出了风机专用轴承系列。既满足了风机行业对轴承的噪音要求，同时也极大地提高了轴承在风机上的使用寿命，并可根据客户特殊要求，生产耐高温，高精度轴承。
风机主要故障机原因（轴承温升过高、噪音）
轴与滚动轴承安装歪斜、前后两轴承不同心；
轴承游隙过小，安装后没有游隙；
轴承箱剧烈振动；
润滑剂质量不良，含有杂质、灰尘、污垢或填充量不足；
轴承箱盖、座联接螺栓的紧力过大或过小；
轴承加热过程中，退磁不干净或有油污；
轴承滚子表面和内圈滚道表面有磕碰伤。
