高性能電動機用滾動軸承結(jié)構(gòu)分析及技術(shù)研究

　　曾群

　　摘 要： 通過搜集國內(nèi)外軸承結(jié)構(gòu)，對其工作原理進行詳細分析，結(jié)合國內(nèi)外軸承結(jié)構(gòu)進行長時間對比試驗，分析找出相對較好的一類軸承結(jié)構(gòu)，在其基礎(chǔ)上通過改變不同的軸承、軸承內(nèi)蓋、軸承外蓋結(jié)構(gòu)、擋油盤與甩油盤結(jié)構(gòu)及間隙大小進行不同試驗，最終確定出高效電動機用滾動軸承結(jié)構(gòu)，目的為提高電動機的效率，降低軸承噪聲，減少軸承故障率 ，共同提高電動機產(chǎn)品質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞： 電動機;滾動軸承;軸承外蓋;軸承套;擋油盤;甩油盤

　　O 引言

　　為提高電動機效率，降低軸承噪聲、減少軸承故障率，需對電動機軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計進行研究。在搜集與軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的資料中，目前國內(nèi)外電動機的軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計的種類較多，各有優(yōu)缺點，當密封結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理時，多數(shù)軸承結(jié)構(gòu)均采用橡膠密封圈結(jié)構(gòu)，密封圈分布于軸承蓋內(nèi)側(cè)或外側(cè)，密封圈與軸相摩擦或密封圈與軸承蓋摩擦，產(chǎn)生多余的熱量，且機械損耗也比較大，會影響電動機效率;擋油結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理時，擋油盤設(shè)計成與軸一起旋轉(zhuǎn)，當有油脂接觸甩油盤后就很快將其甩出，軸承由于沒有得到新潤滑脂的補充 ，處于近似干摩狀態(tài)，使摩擦損耗增加，同時軸承伴有異常響聲、溫度高等現(xiàn)象，甚至會產(chǎn)生抱軸現(xiàn)象，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量，給企業(yè)的生產(chǎn)帶來安全隱患,因此對軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計進行系統(tǒng)的研究有必要。

　　1 軸承結(jié)構(gòu)介紹

　　電動機的滾動軸承結(jié)構(gòu)是由滾動軸承、軸承外蓋、軸承內(nèi)蓋、軸承套、擋油裝置、密封裝置等組成。因軸承噪聲主要是圓柱滾子軸承噪聲大，深溝球軸承相對噪聲小，本文主要以研究圓柱滾子軸承為主，為系統(tǒng)研究電動機滾動軸承結(jié)構(gòu)，相應搜集了部分國內(nèi)外電動機的典型軸承裝配結(jié)構(gòu)。

　　從圖 1 上可以看出該軸承結(jié)構(gòu)是由外置式密封圈、軸承外蓋、安裝在軸上的甩油盤、軸承、帶有擋油環(huán)的軸承套、內(nèi)蓋及軸用擋圈共同組成。工作原理是通過 安裝在外蓋上的 V 型密封圈阻擋外部的液體和灰塵;軸承潤滑脂是通過軸承外蓋及軸承套導孔進入軸承內(nèi)蓋中，被滾動軸承攫取并分配到軸承中，所產(chǎn)生的潤滑脂樹狀殘渣被擠壓到擋油環(huán)與軸承空隙處，當過量的油脂將擋油環(huán)空隙添滿后，油脂就立即與安裝在軸上的甩油盤接觸并被排到外面，并通過軸承外蓋下側(cè)的擋油盒處排出。

　　從圖2上可以看出該軸承結(jié)構(gòu)是由帶有擋油環(huán)的軸承外蓋、安裝在軸上的甩油盤、軸承、軸承套、內(nèi)蓋及軸用擋圈共同組成。工作原理是通過安裝在軸上的甩油盤與軸承外蓋的曲路結(jié)構(gòu)共同完成阻擋任務(wù)的，軸承潤滑脂是通過軸承外蓋及軸承套導孔進入軸承內(nèi)蓋中，被滾動軸承攫取并分配到軸承 中，產(chǎn)生的樹狀殘渣被擠壓到軸承外蓋上擋油環(huán)與軸承空隙處，當過量的油脂將擋油環(huán)空隙添滿后 ，油脂就立即與安裝在軸上的甩油盤接觸 ，通過甩油盤后被排到外面，通過軸承外2 2蓋下側(cè)的擋油盒處排出。

　　2 軸承結(jié)構(gòu)試驗

　　方案一 ： 將原來擋油環(huán)改為擋油環(huán)和甩油環(huán)組成 ，甩油環(huán)和擋油環(huán)之間采用徑向配合 ，配合間隙在軸承圓柱滾子中間位置 ，單邊間隙為 1m m ，試驗軸承采用進口NU222/C3軸承，鋼保持架，電機運行30分鐘后，軸承出現(xiàn)異響，注入潤滑脂后，軸承響聲瞬間消失，間隔20分鐘左右，軸承響聲還會出現(xiàn)。 此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是擋油環(huán)可以存儲一定的潤滑脂 ，有利于軸承外圈與滾子之間的潤滑;缺點是大量的潤滑脂會通過甩油環(huán)甩到外蓋中，不利于軸承整體潤滑。

　　方案二 ：將擋油環(huán)改為擋油環(huán)和 甩油環(huán)組成，甩油環(huán)和擋油環(huán)軸向配合，軸向間隙為2.5r a m ，徑向交叉配合 ，擋油環(huán)內(nèi)徑在軸承圓柱滾子中間位置，試 驗采用 N U222/C3軸承，鋼保持架 ，電機運行2 小時后 ，軸承 出現(xiàn)異 響，注入 SK F潤滑脂后，軸承 響聲瞬間消失，間隔 2 小時左右，軸承響聲還會出現(xiàn)，此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是擋油環(huán)可以存儲一定的潤滑脂，有利于軸承外圈與滾子的潤滑;缺點是少量潤滑脂會通過甩油環(huán)甩到外蓋中，不利于軸承整體潤滑 。

　　方案五 ：在 方 案 四 的基 礎(chǔ) 上 ，將 軸 承 改 為N U222M / C3 軸承 ，即保持架材料改 為黃銅 ，注入長城 3 號鋰基潤滑脂 ，當采用某一進 口品牌軸承時 ，完全可以達到靜音運行 ;更為另一進 口品牌軸承和國產(chǎn)軸承時 ，軸承 1 小時后有響聲 ，響聲相對平穩(wěn) ，軸承運行溫度較低。通過 以上的試驗與分析 ，可 以確定造成軸承異響的原因有三個 ：電機擋油環(huán)設(shè)計不合理，原擋油環(huán)起不到擋油作用 ;(2 ) 軸承保持架不能采用鋼保持架及尼龍保持架。 這兩種圓柱滾子軸承兩側(cè)擋邊較小 ，軸承正常運行時 ，滾子會將潤滑脂從軸承內(nèi)部擠壓出去;而黃銅保持架圓柱滾子軸承 ，兩側(cè)擋邊較大 ，內(nèi)部還存在溝槽 ，可將潤滑脂保存在軸承內(nèi)部，有利于軸承潤滑。(3 ) 軸承自身結(jié)構(gòu)設(shè)計或質(zhì)量上有問題。

　　3 軸承結(jié)構(gòu)調(diào)整設(shè)計

　　為了提高電動機效率、降低軸承噪聲、減少軸承故障率，依據(jù)上述試驗，確定了實用的新型軸承結(jié)構(gòu) 。工作原理 ：當潤滑脂通過軸承外蓋及軸承套導孔進人軸承內(nèi)蓋 中，被滾動軸 承攫取并分配到軸承中，運轉(zhuǎn)一段時 間后所耗費潤滑脂的樹 狀殘渣被擠壓到擋油盤處 ，過量的油脂將擋油盤空隙添滿后 ，油脂就立即與油量調(diào)節(jié)裝置的圓盤接觸被排到外面 ，并通過軸承外蓋下側(cè)的擋油盒處排出;軸承防護是通過油量調(diào)節(jié)裝置與軸承外蓋通過曲路配合實現(xiàn)的 ，電機在運行過程中外部有水及灰塵接觸到軸時 ，水和灰塵大部分會被甩掉 ，可能有少量的水和灰塵 ，即使進入軸承內(nèi)蓋內(nèi)部 ，也會被油量調(diào)節(jié)裝置擋坐住或排出，水可以通過軸承外蓋端面上的孔排出。

　　4 結(jié)論

　　新軸承結(jié)構(gòu)的成功研究和試制，不僅實現(xiàn)了防護等級提高、潤滑良好、零部件設(shè)計制造容易、安裝操作方便等優(yōu)點，還為提高電機效率和可靠性、降低電動機噪聲奠定了基礎(chǔ)。該結(jié)構(gòu)完全可以用于指導生產(chǎn)，為急于解決電機軸承異響而困擾的用戶提供有價值的參考依據(jù)。

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