高性能電動機用滾動軸承結構分析及技術研究

　　曾群

　　摘 要： 通過搜集國內(nèi)外軸承結構，對其工作原理進行詳細分析，結合國內(nèi)外軸承結構進行長時間對比試驗，分析找出相對較好的一類軸承結構，在其基礎上通過改變不同的軸承、軸承內(nèi)蓋、軸承外蓋結構、擋油盤與甩油盤結構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構，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)品質量。

　　關鍵詞： 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，需對電動機軸承結構設計進行研究。在搜集與軸承結構設計相關的資料中，目前國內(nèi)外電動機的軸承結構設計的種類較多，各有優(yōu)缺點，當密封結構設計不合理時，多數(shù)軸承結構均采用橡膠密封圈結構，密封圈分布于軸承蓋內(nèi)側或外側，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;擋油結構設計不合理時，擋油盤設計成與軸一起旋轉，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)品質量，給企業(yè)的生產(chǎn)帶來安全隱患,因此對軸承結構設計進行系統(tǒng)的研究有必要。

　　1 軸承結構介紹

　　電動機的滾動軸承結構是由滾動軸承、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構，相應搜集了部分國內(nèi)外電動機的典型軸承裝配結構。

　　從圖 1 上可以看出該軸承結構是由外置式密封圈、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的擋油盒處排出。

　　從圖2上可以看出該軸承結構是由帶有擋油環(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構共同完成阻擋任務的，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蓋下側的擋油盒處排出。

　　2 軸承結構試驗

　　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)。 此結構的優(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)，此結構的優(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 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 ) 軸承自身結構設計或質量上有問題。

　　3 軸承結構調(diào)整設計

　　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構 。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 結論

　　新軸承結構的成功研究和試制，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。該結構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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