高 飛，張衛(wèi)寧，肖 楠

（1.中核電機(jī)運(yùn)行技術(shù)有限公司，北京 100040；2.北京卓眾出版有限公司，北京 100083）

0 引言

設(shè)備潤(rùn)滑引起的設(shè)備故障可占設(shè)備各類機(jī)械故障的70%以上，電機(jī)因?yàn)闈?rùn)滑不當(dāng)造成的軸承損壞更為常見(jiàn)，究其原因，一方面是設(shè)備管理人員對(duì)潤(rùn)滑的重視程度不夠，另一方面是缺乏相應(yīng)的知識(shí)和解決手段。圖1 是根據(jù)SKF 軸承提供的軸承失效原因。脂潤(rùn)滑電機(jī)軸承的損壞很多情況下是因?yàn)闈?rùn)滑不良造成的，但是加脂過(guò)度導(dǎo)致的密封失效和軸承燒毀也經(jīng)常出現(xiàn)。一般的軸承潤(rùn)滑故障及原因如下。

（1）軸承過(guò)熱。原因：①潤(rùn)滑脂型號(hào)選用錯(cuò)誤：②潤(rùn)滑不良或過(guò)分潤(rùn)滑；③潤(rùn)滑脂內(nèi)含有雜質(zhì)：④負(fù)載過(guò)大；⑤軸承間隙不足及油封產(chǎn)生的高摩擦損壞等；

（2）軸承噪聲。原因：①潤(rùn)滑脂型號(hào)選用錯(cuò)誤；②不適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑；③軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑脂不足；④不適當(dāng)?shù)妮S承間隙：⑤水、酸、油漆或其他腐蝕雜質(zhì)污染物進(jìn)入軸承箱；

（3）軸承振動(dòng)。原因：①砂粒、碳粉或其他污染物進(jìn)入軸承箱；②水、酸、油漆或其他腐蝕雜質(zhì)污染物進(jìn)入軸承箱。

圖1 SKF 軸承提供的軸承失效原因

1 電機(jī)軸承潤(rùn)滑常見(jiàn)故障及原因分析

電機(jī)軸承人工加脂造成的過(guò)度潤(rùn)滑軸承損壞的現(xiàn)象比較常見(jiàn)，圖2 是加脂過(guò)多造成電機(jī)軸承損壞的實(shí)物照片。

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因有：①部分電機(jī)廠家推薦的補(bǔ)脂周期和補(bǔ)脂量不合理，沒(méi)有考慮到電機(jī)的實(shí)際工況；②部分電機(jī)廠家設(shè)計(jì)不合理，沒(méi)有排油口，多加的潤(rùn)滑脂無(wú)法排出；③人工加脂不科學(xué)，無(wú)法定量，寧多不少。

圖2 電機(jī)軸承損壞

（1）潤(rùn)滑脂加入過(guò)量會(huì)造成軸承損壞的原因。①過(guò)量的潤(rùn)滑脂使?jié)L動(dòng)體摩擦轉(zhuǎn)矩增大，同時(shí)阻力也增加，所以軸承會(huì)高溫。②有些潤(rùn)滑脂溝渠性不好，形成的輪廓容易塌陷，所以潤(rùn)滑脂被滾動(dòng)體攪拌造成軸承溫度升高。③當(dāng)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)殡x心力作用多余的潤(rùn)滑脂會(huì)被甩出形成很高的背壓，破壞密封，所以當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間后軸承會(huì)處于缺油狀態(tài)，造成潤(rùn)滑不良，導(dǎo)致軸承損壞。

（2）因潤(rùn)滑不良造成軸承損壞的主要原因。①因?yàn)楦邷?、潮濕、污染等原因造成的?rùn)滑脂提前劣化變質(zhì)，沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)充新的潤(rùn)滑脂；②潤(rùn)滑脂損耗后，沒(méi)有新脂補(bǔ)充；③密封失效，潤(rùn)滑脂流失，因?yàn)闆](méi)到補(bǔ)脂周期沒(méi)有人工加脂；④個(gè)別潤(rùn)滑點(diǎn)被人工漏加；⑤個(gè)別潤(rùn)滑點(diǎn)位置特殊，如高空、高溫、狹窄空間，等等，因?yàn)槿斯ぜ又环奖銦o(wú)法人工加脂。

2 潤(rùn)滑周期和補(bǔ)脂量的計(jì)算

對(duì)于使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的軸承來(lái)說(shuō)，潤(rùn)滑脂的填充量、補(bǔ)脂量、補(bǔ)脂周期和更換周期是有要求的，可以參考以下內(nèi)容。

一般潤(rùn)滑脂的充填量可根據(jù)軸承脂潤(rùn)滑時(shí)的容許極限轉(zhuǎn)速n1 和軸承實(shí)際工作轉(zhuǎn)速n 的比值和滾動(dòng)軸承內(nèi)部自由空間V 的計(jì)算公式確定。

x≤1.25，軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂充填量應(yīng)占軸承內(nèi)部自由空間的1/3；1.25＜x≤1.5，軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂充填量應(yīng)占軸承內(nèi)部自由空間的1/3～2/3；x＞1.5，軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂充填量應(yīng)占軸承內(nèi)部自由空間的$（）以上。

式中 V——滾動(dòng)軸承內(nèi)部自由空間，m3

G——滾動(dòng)軸承自重，kg

KV——滾動(dòng)軸承空間系數(shù)，見(jiàn)表1

表1 滾動(dòng)軸承空間系數(shù)

軸承座內(nèi)的自由空間也應(yīng)充填一定的潤(rùn)滑脂，以保 證軸承的內(nèi)部有適宜的潤(rùn)滑脂量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，以填滿軸承和軸承座內(nèi)自由空間的1/3～1/2 為宜：高速（接近極限轉(zhuǎn)速）時(shí)，應(yīng)僅充填到1/3 或更少些；轉(zhuǎn)速很低，而且對(duì)密封要求嚴(yán)格的情況下，可以充滿整個(gè)空間。潤(rùn)滑脂在使用的過(guò)程中，由于潤(rùn)滑脂的老化、蒸發(fā)、流失等原因，有必要 在潤(rùn)滑過(guò)程中對(duì)軸承部位補(bǔ)充新的潤(rùn)滑脂；同時(shí)由于補(bǔ)充的新脂可以把舊潤(rùn)滑脂從密封 間隙中劑出，有利于防止外界污物的入侵。潤(rùn)滑脂的補(bǔ)給量及補(bǔ)給周期的確定要綜合考慮滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑因素、密封作用、安裝方式、溫度、環(huán)境和潤(rùn)滑脂的質(zhì)量等多種因素。一般潤(rùn)滑脂補(bǔ)充周期為其壽命的1/3，每次補(bǔ)充量可按下式計(jì)算，G=0.005DB，其中，G 為潤(rùn)滑脂補(bǔ)充量，g，D 為軸承外徑，mm，B 為軸承寬度，mm。如果潤(rùn)滑脂補(bǔ)充周期為一周至一年時(shí)，用油槍進(jìn)行人工加注潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充量可按下式計(jì)算，Q=KtDB，其中Kt為時(shí)間系數(shù)，潤(rùn)滑補(bǔ)給周期是周時(shí)，Kt=0.02；潤(rùn)滑補(bǔ)給周期是月時(shí)Kt=0.03；潤(rùn)滑補(bǔ)給周期是年時(shí)，Kt=0.04，D 為軸承外徑，mm，B 為軸承寬度，mm。

對(duì)于需要連續(xù)補(bǔ)充新脂的潤(rùn)滑方式，使用智能潤(rùn)滑進(jìn)行加注潤(rùn)滑脂，其潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充量可由下式確定。

式中 Q——潤(rùn)滑脂單位時(shí)間的補(bǔ)充量，kg/h

B——軸承寬度，mm

D——軸承外徑，mm

d——軸承內(nèi)徑，mm

G——軸承重量，kg

根據(jù)周期（單位：h）和計(jì)算出的補(bǔ)脂量可以基本準(zhǔn)確的計(jì)算出該裝置的計(jì)量頻率，這樣當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)消耗潤(rùn)滑脂達(dá)到固定的容量時(shí)新的潤(rùn)滑脂定時(shí)定量的補(bǔ)充進(jìn)去，保證新的潤(rùn)滑脂參與潤(rùn)滑，同時(shí)安裝時(shí)也解決了密封問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)確定補(bǔ)脂周期時(shí)還要考慮電機(jī)的安裝方式，軸承溫度，空氣濕度，粉塵，油脂性能等因素。

潤(rùn)滑脂也不能無(wú)限期地長(zhǎng)久使用，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，由于基礎(chǔ)油的氧化和蒸發(fā)，皂基結(jié)構(gòu)的破壞和硬化，使其潤(rùn)滑性能降低，特別是高溫條件下，潤(rùn)滑性能下降更快。因 此，應(yīng)在潤(rùn)滑脂喪失潤(rùn)滑性能前及時(shí)更換新潤(rùn)滑脂。一般潤(rùn)滑脂的更換周期可以通過(guò)潤(rùn) 滑脂的使用壽命和軸承潤(rùn)滑情況、安裝方式、轉(zhuǎn)速及使用環(huán)境確定。潤(rùn)滑脂的使用壽命可以參考以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，T=f1f2f3f4f5tf，其中，T——潤(rùn)滑脂的更換周期，h；f1為污染及潮濕條件系數(shù)；f2為負(fù)荷的振動(dòng)程度系數(shù)；f3為溫度系數(shù)；f4為負(fù)荷大小系數(shù)；f5為通過(guò)軸承的空氣流量系數(shù)；tf為潤(rùn)滑脂更換周期理論值。注：各參數(shù)可以通過(guò)查閱相關(guān)資料獲取，本文篇幅有限不另外注明。

3 單點(diǎn)智能注脂器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

解決潤(rùn)滑不良和過(guò)度潤(rùn)滑的理想途徑是科學(xué)潤(rùn)滑，按照軸承潤(rùn)滑的實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)潤(rùn)滑。根據(jù)軸承的尺寸、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、載荷和環(huán)境溫度、濕度、粉塵情況合理選用潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑方式。使用潤(rùn)滑脂的電機(jī)一般不建議使用集中潤(rùn)滑，主要原因是：電機(jī)潤(rùn)滑屬于精確潤(rùn)滑，用脂量較小，集中潤(rùn)滑一般適用于用脂量較大的場(chǎng)合；一般電機(jī)只有兩個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，分布不規(guī)律，電機(jī)集中在某一區(qū)域數(shù)量大的場(chǎng)合不多，使用集中潤(rùn)滑性價(jià)比不高；集中潤(rùn)滑需要鋪設(shè)管線，每臺(tái)電機(jī)上兩個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)菩薩管線不便施工和現(xiàn)場(chǎng)管理。所以單點(diǎn)智能注脂器就是解決電機(jī)軸承潤(rùn)滑不良和過(guò)度潤(rùn)滑的比較理想的選擇。

該裝置主要由微型電機(jī)、泵、控制器、電源、油囊、固定裝置和外殼等部分組成。根據(jù)微處理器中存儲(chǔ)的時(shí)間運(yùn)行小型減速電機(jī)，帶動(dòng)位于泵內(nèi)部的渦輪，通過(guò)立式活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)吸入、噴出容器內(nèi)潤(rùn)滑脂。該裝置含有一個(gè)垂直的給料泵、電機(jī)/齒輪組和微處理器控制系統(tǒng)，允許高壓工作?？稍O(shè)定6 個(gè)劑量頻率：1，2，3，6 和12 個(gè)月以及半個(gè)月。易讀的液晶顯示器為設(shè)定操作和狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了所有必要的信息。潤(rùn)滑脂袋和電池組可根據(jù)專用潤(rùn)滑脂更換，該保證潤(rùn)滑部位可按需得到潤(rùn)滑脂，保證潤(rùn)滑質(zhì)量。

根據(jù)芯片的指示，活塞上部的曲軸開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，將油脂吸入泵體，當(dāng)?shù)竭_(dá)底部后，活塞內(nèi)小油孔打開(kāi)，油脂進(jìn)入活塞下部，此時(shí)活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，油脂全部被擠入下部腔體，當(dāng)活塞繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，下部腔體中的潤(rùn)滑脂被擠壓出到達(dá)輸油管。當(dāng)輸油管堵塞時(shí)，背壓增大，通過(guò)壓力傳感器將背壓信號(hào)反饋給芯片，芯片會(huì)指示電機(jī)增加扭矩，是活塞運(yùn)行壓力增大，起到疏通油管的作用；如果疏通不成功，表示油路堵死，背壓保護(hù)打開(kāi)，芯片報(bào)警功能開(kāi)啟，電機(jī)和連桿曲軸等不再工作，報(bào)警指示燈閃爍。

4 單點(diǎn)智能注脂器性能特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)分析

由于其采用機(jī)電驅(qū)動(dòng)齒輪組推進(jìn)活塞注脂，所以壓力比較大，正常工作壓力為20 kgf/cm2，當(dāng)有阻力時(shí)疏通壓力可以達(dá)到（50～60）kgf/cm2；配備有微處理控制系統(tǒng)（智能芯片），可智能自動(dòng)地向軸承供脂，具有顯示和記憶、報(bào)警和止噴、自動(dòng)鎖定和自動(dòng)疏通、強(qiáng)噴和自噴功能。配備油脂囊，設(shè)備可重復(fù)使用；潤(rùn)滑周期可以自由設(shè)定；同步地監(jiān)控空杯、低電量、以及軸承內(nèi)部的反饋壓力，維 持在最低的平衡壓力下自動(dòng)潤(rùn)滑，具有自檢和報(bào)警功能；可配（3～5）m 管路，滿足高溫、強(qiáng)振動(dòng)和危險(xiǎn)環(huán)境下的潤(rùn)滑需要。

由于其設(shè)計(jì)科學(xué)，每次供脂量準(zhǔn)確可靠，所以解決了手工加脂無(wú)法定量的問(wèn)題，由于它基本實(shí)現(xiàn)了軸承消耗多少潤(rùn)滑脂隨時(shí)補(bǔ)充新的潤(rùn)滑脂進(jìn)去，保證軸承一直有科學(xué)的潤(rùn)滑脂的存量也保證有新的潤(rùn)滑脂使用，這樣杜絕了手動(dòng)潤(rùn)滑的極端情況——加脂時(shí)過(guò)度潤(rùn)滑缺脂時(shí)潤(rùn)滑不良，使軸承一直處于理想的潤(rùn)滑狀態(tài)，圖3 直觀表示出兩種加脂方法與潤(rùn)滑狀態(tài)之間的聯(lián)系。

圖3 兩種加脂方法與潤(rùn)滑狀態(tài)之間的聯(lián)系

筆者曾在一臺(tái)電機(jī)上做過(guò)實(shí)驗(yàn)，采用手動(dòng)加脂時(shí)的軸承溫度平均值為75 ℃，采用智能注脂器后的軸承平均溫度為72 ℃；軸承的壽命由平均150 00 h 延長(zhǎng)為300 00 h。圖4 是采用智能潤(rùn)滑前后軸承振動(dòng)值圖表，從圖中可以看出采用智能潤(rùn)滑后軸承的振動(dòng)值改善了很多。

圖4 采用智能潤(rùn)滑前后軸承振動(dòng)值圖表

5 使用注意事項(xiàng)

安裝時(shí)可以直接連接到潤(rùn)滑油嘴也可以遠(yuǎn)距離安裝滿足高溫、強(qiáng)振動(dòng)和危險(xiǎn)環(huán)境下的潤(rùn)滑需要，甚至可以多點(diǎn)安裝，如圖5 所示。由于其內(nèi)部有電動(dòng)泵，使用時(shí)需要注意：避免有氣體進(jìn)入油囊和泵體中。冬天北方地區(qū)盡量不要使用3#脂，防止油脂變硬。遠(yuǎn)距離安裝單點(diǎn)距離不要超過(guò)7 m，多點(diǎn)安裝距離不要超過(guò)5 m。安裝前做好軸承腔體的清理和加滿新脂的工作。避免不同品牌的油脂混用。注意定期巡檢查找報(bào)警原因。

6 推廣價(jià)值與使用效益分析

使用智能潤(rùn)滑能夠解決人工潤(rùn)滑所造成的電機(jī)故障，具體體現(xiàn)在以下4 方面。

圖5 安裝

（1）徹底解決因?yàn)槿斯r(jià)值過(guò)多造成的軸承溫升問(wèn)題和轉(zhuǎn)子燒毀現(xiàn)象，也解決了因?yàn)槌繚?rùn)滑脂造成的密封損壞的情況；

（2）避免了人工價(jià)值不及時(shí)造成的軸承潤(rùn)滑不良現(xiàn)象，有些電機(jī)因?yàn)槭褂脠?chǎng)合問(wèn)題不方便人工加油，造成潤(rùn)滑不良，智能注脂不受場(chǎng)合限制，可以通過(guò)遠(yuǎn)距離安裝解決加注不方便的問(wèn)題；

（3）避免人工漏加造成的電機(jī)軸承潤(rùn)滑不良的現(xiàn)象，人工加脂會(huì)因?yàn)楦鞣N原因造成漏加偽加，智能加脂能夠避免此類現(xiàn)象；

（4）解決了人工加脂造成潤(rùn)滑脂被污染的現(xiàn)象，人工加脂過(guò)程中因?yàn)椴僮鬟^(guò)程中容易有雜質(zhì)和水分進(jìn)入潤(rùn)滑脂造成污染，個(gè)別黃油嘴損壞或者缺失會(huì)造成空氣中的粉塵和水份直接進(jìn)入軸承，造成軸承磨損，智能潤(rùn)滑能夠杜絕此類現(xiàn)象。

這項(xiàng)技術(shù)具有較大的推廣價(jià)值，對(duì)于企業(yè)的設(shè)備管理人員來(lái)說(shuō)有以下意義：降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用和相應(yīng)的人力成本；降低軸承的更換費(fèi)用和軸承的成本；減少設(shè)備的故障時(shí)間和意外停機(jī)損失；保證生產(chǎn)的連續(xù)性；實(shí)現(xiàn)科學(xué)潤(rùn)滑，減少潤(rùn)滑脂的使用量。智能潤(rùn)滑比較適用于以下場(chǎng)合：空間狹窄，人工加脂不方便；頻繁發(fā)生高差壓黃油槍無(wú)法使用；巨大振動(dòng)或受灰塵、水汽、粉塵等污染后嚴(yán)重磨損軸承；需常注油，但不易注油的環(huán)境；停機(jī)后才能注油的場(chǎng)合。

此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用范圍可以應(yīng)用在需要注脂的所有工業(yè)用軸承類。具體包含以下設(shè)備領(lǐng)域：空調(diào)設(shè)備（集塵器、鼓風(fēng)機(jī)）；電機(jī)、泵類、回轉(zhuǎn)設(shè)備；傳送帶、各種機(jī)械設(shè)備；大型大廈內(nèi)回轉(zhuǎn)、空調(diào)設(shè)備；汽車工業(yè)、電子工業(yè)設(shè)備；水泥工業(yè)、礦山設(shè)備；造紙、紙漿工業(yè)；食品加工設(shè)備；冶金設(shè)備和機(jī)械加工設(shè)備等等。