李金澤，胡 瑞，敖海麒，賀蜀光，孟曉湖

（1.四川紅華實(shí)業(yè)有限公司，四川 樂山 614200；2.南昌工程學(xué)院，江西 南昌 330099）

電機(jī)軸承是當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中最重要的一類機(jī)械元件。電機(jī)軸承性能穩(wěn)定是保證電機(jī)正常運(yùn)行、減少電機(jī)故障的必要條件［1-2］?；て髽I(yè)使用含酸化學(xué)試劑時(shí)，酸易擴(kuò)散到廠房空氣中，并附著在運(yùn)行設(shè)備表面。電機(jī)軸承長期在酸腐蝕環(huán)境下運(yùn)行，其表面附著酸性污染物，導(dǎo)致其性能降低甚至失效［3-4］。探究酸性溶液對含MoS2/無水CaCl2潤滑脂添加劑的軸承性能的影響，可為化工企業(yè)提供技術(shù)參考，便于采取有針對性的應(yīng)對措施。

1 電機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理和失效特征

通過了解電機(jī)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理和失效特征，在日常運(yùn)維中可以深層次地剖析電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，快速準(zhǔn)確地判斷電機(jī)軸承發(fā)生故障和損壞的原因，提高電機(jī)軸承的檢修質(zhì)量。

1.1 電機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理

電機(jī)主要由兩部分組成：固定部分為定子，旋轉(zhuǎn)部分為轉(zhuǎn)子。另外其他部件還有端蓋、風(fēng)扇、罩殼、機(jī)座、接線盒等。電機(jī)轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、軸承三部分組成，軸承位于轉(zhuǎn)軸上，如圖1所示。電機(jī)通電后，利用通電線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并作用于轉(zhuǎn)子形成磁電動(dòng)力，使電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電機(jī)軸承由軸承鋼球（滾珠）和軸承保持器組成，鋼球承擔(dān)著負(fù)載，支撐著電機(jī)轉(zhuǎn)軸，保證了電機(jī)轉(zhuǎn)軸可以平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

圖1 電機(jī)轉(zhuǎn)子

1.2 電機(jī)軸承失效

在工業(yè)生產(chǎn)中，電機(jī)軸承失效導(dǎo)致電機(jī)設(shè)備損壞的現(xiàn)象較多［5-7］。電機(jī)軸承失效的主要原因有軸承超負(fù)荷運(yùn)行、軸承內(nèi)部摩擦力增大、軸承疲勞受損及其表面附著污染物等。

2013年9月，某公司第二熱電廠5號(hào)爐增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)前側(cè)軸承發(fā)生較大振動(dòng)，檢查發(fā)現(xiàn)其內(nèi)、外滑道均存在腐蝕麻點(diǎn)，并且其內(nèi)部潤滑脂嚴(yán)重發(fā)黑變質(zhì)［8］。

電機(jī)軸承失效的表現(xiàn)形式一般有軸承異常響動(dòng)、溫度過高、表面磨損腐蝕以及潤滑脂失效等［9-12］。在工業(yè)領(lǐng)域中，一般選用溫度測定和質(zhì)量計(jì)量的方式來測定軸承性能和評估其使用壽命。軸承溫度過高說明軸承已處于異常狀態(tài)，若軸承繼續(xù)運(yùn)行，其使用壽命必將縮短，甚至?xí)斐奢S承損壞。此外，軸承溫度過高也對潤滑脂有害，會(huì)導(dǎo)致潤滑脂流失滴落，甚至使?jié)櫥耆А?/p>

2 軸承腐蝕行為研究

采用溫度測定法和質(zhì)量計(jì)量法對軸承的腐蝕行為進(jìn)行研究，將鹽酸、硝酸與MoS2、無水CaCl2兩種潤滑脂按照一定的配比混合后分別加入電機(jī)軸承中，電機(jī)以額定功率運(yùn)行一段時(shí)間，計(jì)量此時(shí)軸承的溫度、質(zhì)量，計(jì)算軸承溫度升高值和潤滑脂損失量，分析其結(jié)果。

2.1 鹽酸對軸承的腐蝕

選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的鹽酸與MoS2、無水CaCl2潤滑脂按照一定的配比進(jìn)行混合，鹽酸分別占混合物總質(zhì)量的10%，20%和30%，再將混合物加入電機(jī)軸承中，電機(jī)以額定功率運(yùn)行2 h，計(jì)量電機(jī)軸承的溫度和潤滑脂質(zhì)量，并計(jì)算電機(jī)軸承溫度升高值和潤滑脂損失量，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 鹽酸對軸承的腐蝕

在MoS2潤滑脂與鹽酸的混合試驗(yàn)中，三種配比的電機(jī)軸承初始溫度均為16.8℃，隨著電機(jī)運(yùn)行時(shí)間的延長，軸承溫度逐漸升高，電機(jī)運(yùn)行2 h后，鹽酸占比為10%，20%和30%的電機(jī)軸承最終溫度分別為55.5℃，53.9℃和59.6℃，均比基準(zhǔn)值51.5℃高。同時(shí)，在試驗(yàn)過程中，含MoS2潤滑脂的電機(jī)軸承質(zhì)量也發(fā)生了變化，電機(jī)運(yùn)行2 h后，鹽酸占比為10%，20%和30%的電機(jī)軸承最終質(zhì)量分別為350 g，349 g和349 g，均低于基準(zhǔn)值351 g（軸承與潤滑脂總質(zhì)量）。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，鹽酸腐蝕導(dǎo)致含MoS2潤滑脂的軸承溫度升高，潤滑脂損失，并且呈現(xiàn)出鹽酸含量越高潤滑脂損失量越大的趨勢。

在無水CaCl2潤滑脂與鹽酸的混合試驗(yàn)中，三種配比的電機(jī)軸承初始溫度均為21.6℃，隨著電機(jī)的運(yùn)行，軸承溫度逐漸升高，電機(jī)運(yùn)行2 h后，鹽酸占比為10%和30%的電機(jī)軸承最終溫度分別為58.0℃和58.5℃，均比基準(zhǔn)值56.2℃高，而鹽酸占比為20%的電機(jī)軸承最終溫度為55.5℃，略低于基準(zhǔn)值。同時(shí)，在試驗(yàn)過程中，含無水CaCl2潤滑脂的電機(jī)軸承質(zhì)量未發(fā)生變化，與基準(zhǔn)值重合，質(zhì)量均為351 g。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，鹽酸腐蝕會(huì)導(dǎo)致含無水CaCl2潤滑脂的軸承溫度上升，但鹽酸含量的變化對潤滑脂質(zhì)量并未造成影響。

2.2 硝酸對軸承的腐蝕

選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的硝酸與MoS2、無水CaCl2潤滑脂按照一定的配比進(jìn)行混合，硝酸分別占混合物總質(zhì)量的10%，20%和30%，再將混合物加入電機(jī)軸承中，電機(jī)以額定功率運(yùn)行2 h，計(jì)量電機(jī)軸承的溫度和潤滑脂質(zhì)量，并計(jì)算電機(jī)軸承溫度升高值和潤滑脂損失量，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 硝酸對軸承的腐蝕

在MoS2潤滑脂與硝酸的混合試驗(yàn)中，三種配比的電機(jī)軸承初始溫度均為19.0℃，隨著電機(jī)的運(yùn)行，軸承溫度逐漸上升，電機(jī)運(yùn)行2 h后，不同配比的電機(jī)軸承溫度值均比基準(zhǔn)值53.6℃高，硝酸占比為10%，20%和30%的電機(jī)軸承溫度分別為64.7℃，64.6℃和58.9℃。同時(shí)，在試驗(yàn)過程中，含MoS2潤滑脂的軸承質(zhì)量也發(fā)生變化，電機(jī)運(yùn)行2 h后，硝酸占比為10%，20%和30%的電機(jī)軸承最終質(zhì)量分別為349 g，348 g和346 g，均低于基準(zhǔn)質(zhì)量351 g（軸承與潤滑脂總質(zhì)量）。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，硝酸腐蝕導(dǎo)致含MoS2潤滑脂的軸承溫度上升，潤滑脂損失，并且也呈現(xiàn)出酸含量越高潤滑脂損失量越大的趨勢。

在無水CaCl2潤滑脂與硝酸的混合試驗(yàn)中，三種配比的電機(jī)軸承初始溫度均為20.4℃，隨著電機(jī)的運(yùn)行，軸承溫度逐漸上升，電機(jī)運(yùn)行2 h后，不同配比的電機(jī)軸承溫度值均比基準(zhǔn)值51.1℃高，硝酸占比為10%，20%和30%的電機(jī)軸承溫度分別為59.8℃，55.0℃和58.8℃。同時(shí)，在試驗(yàn)過程中，含無水CaCl2潤滑脂的軸承質(zhì)量未發(fā)生變化，與基準(zhǔn)值重合，質(zhì)量均為351 g。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，硝酸腐蝕導(dǎo)致含無水CaCl2潤滑脂的軸承溫度上升，但硝酸含量的變化對潤滑脂質(zhì)量并未造成影響。

3 結(jié) 論

（1）與無酸環(huán)境相比，在鹽酸、硝酸腐蝕環(huán)境下運(yùn)行，電機(jī)軸承溫度過高，說明鹽酸、硝酸腐蝕會(huì)造成電機(jī)軸承超溫及損傷。

（2）在鹽酸、硝酸腐蝕環(huán)境下，含MoS2潤滑脂添加劑的軸承呈現(xiàn)出鹽酸、硝酸含量越高，軸承溫度越高，潤滑脂損失量越大的趨勢。

（3）在鹽酸、硝酸腐蝕環(huán)境下，含無水CaCl2潤滑脂添加劑的軸承溫度變化與鹽酸、硝酸含量無關(guān)，潤滑脂質(zhì)量也未發(fā)生變化。

（4）與MoS2添加劑相比，無水CaCl2潤滑脂添加劑具有更好的耐鹽酸、硝酸腐蝕性能，其軸承性能受酸腐蝕影響較小，未發(fā)現(xiàn)明顯的質(zhì)量損失。因此，電機(jī)在酸性環(huán)境中作業(yè)，軸承潤滑脂添加劑應(yīng)優(yōu)先選擇無水CaCl2。