浅析角接触球轴承过热的原因及解决办法

角接触球轴承的温度(在运行中)通常逐渐升高,不应超过90℃。但由于夏季气温较高,轴承过热现象时有发生,大多是润滑不良或游隙过大、转速过高引起的。需要针对具体问题采取具体措施。

角接触球轴承的温度

轴承的正常温度随设备的热量、散热、转速和负载而变化。一般情况下,角接触球轴承的温度随着轴承的运行而逐渐升高,1~2小时后达到稳定状态。如果润滑或安装不当,轴承温度会急剧上升,出现异常高温。此时,必须停止运行并采取必要的预防措施。利用温度传感器可以随时监测角接触球轴承的工作温度,当温度超过规定值时自动报警或停机,防止燃烧轴事故的发生。

1)如果配合过盈量大,应在具有自动控温的空气加热炉或油炉中加热轴承,加热温度应严格控制在100 ℃以下。
2)装有尼龙保持架的轴承,可在-40℃~120℃下长时间连续稳定工作。
3)在超过125℃的温度下长期连续旋转,会降低轴承的使用寿命。
4)150℃工作不超过4小时,短期温度峰值可达180℃。

角接触球轴承过热的可能原因

轴承温度高的原因包括:轴承选型不当、润滑不足或过度、润滑剂含有杂质、负荷过大、轴承损坏、游隙不足、油封摩擦力大、轴承与轴/轴承箱配合不良、轴承箱设计不合理、润滑剂通道设计不合理、振动等。

1)轴承选型不当
必须仔细核算轴承在各种可能的运行工况(包括启动和停机工况)下所承受的力,轴承通常按2倍最大负载来选型。
2)施加的载荷
角接触球轴承的发热与施加的载荷和转速有关。负荷越大、转速越高,产生的热量越多,温度也越高。
3)离心力
角接触球轴承的发热与离心力有关。当考虑离心力时,轴承各结点温度明显升高。随着速度的增加,离心力对温度的影响变得更加明显。
4)滚珠的自旋

角接触球轴承的发热与滚珠的自旋有关。在考虑滚珠的自旋时,随着转速的增加,轴承内圈、滚动体和轴的温度升高,因此角接触球轴承旋转的自旋效应不容忽视。

角接触球轴承过热的解决方法

1)轴承安装位置不正确,会使滚珠端面与轴承座内圈和外圈挡块之间产生较大的轴向力,导致轴承过热。安装轴承时,受力要均匀,不得直接锤击。
2)选用规定精度等级的轴承。
3)使用中,轴承主轴出现弯曲或轴承箱(安装)孔不对中引起发热的解决办法是修理主轴。
4)轴承公差配合过紧、膨胀间隙太小引起发热。选择合适的公差配合及适当的间隙。
5)润滑不良引起发热。应选择指定品牌的润滑材料,禁止不同品牌、不同粘度润滑脂混用。SKF轴承公司声称,未受污染的润滑脂和润滑油在30℃(86°F)下的使用寿命为30年。他们进一步指出,温度每升高10℃(18°F),润滑脂和润滑油的使用寿命将减半。这意味着在100℃(212°F)下,机油和润滑脂的使用寿命仅为90天。
6)装配质量低导致发热。提高装配质量。
7)轴承内外圈运转发热。更换轴承及相关磨损件。
8)轴向力过大产生发热。检查轴向力平衡措施及机构。
9)轴承本身损坏发热。更换轴承。

特别说明

1)关于轴承的安装

成对配置的角接触球轴承用于同时承受径向载荷与轴向载荷的场合,也可以承受纯径向载荷和任一方向的轴向载荷。此种轴承由生产厂按一定的预载荷要求,选配组合成对,提供给用户使用。当轴承安装在设备上紧固后,完全消除了轴承中的游隙,并使套圈和钢球处于预紧状态,因而提高了组合轴承的刚性。

当角接触球轴承作为推力轴承使用时,API 610标准规定:应用采用接触角为40°的角接触球轴承(7000系列)、带有机械加工的黄铜保持架。通常需成对使用:具有背对背安装、面对面安装和串联安装三种组合。

背对背安装

背对背(两轴承的宽端面相对)安装时,轴承的接触角线沿回转轴线方向扩散,可增加其径向和轴向的支承角度刚性,抗变形能力最大(可承受倾覆力矩)。可承受作用于两个方向上的轴向载荷,但每个方向上的载荷只能由一个轴承承受。

面对面安装

面对面(两轴承的窄端面相对)安装时,轴承的接触角线朝回转轴线方向收敛,其支承角度刚性较小,且不太适合承受倾覆力矩。由于轴承的内圈伸出外圈,当两轴承的外圈压紧到一起时,外圈的原始间隙消除,可以增加轴承的预加载荷。可承受作于用两个方向上的轴向载荷,但每个方向上的载荷只能由一个轴承承受。

串联安装

串联排列(两轴承的宽端面在一个方向)安装时,轴承的接触角线同向且平行,可使两轴承分担同一方向的工作载荷。径向和轴承载荷由轴承均匀分担。但是,轴承组只能承受作用于一个方向上的轴向载荷。如果同时还含有反向载荷,就必须增加一只背对背(或面对面)安装方式的第三只轴承。

2)关于润滑脂的使用要求

API 610标准的规定:如果有规定,滚动轴承应采用下列规定的润滑脂进行润滑。

a)润滑脂寿命(重复润滑间隔)应采用轴承制造厂建议的方法或买方同意的替代方法来估算。

b)如果估算的润滑脂寿命低于2000小时,则不应当使用润滑脂润滑。

c)如果估算的润滑脂寿命是2000小时以上,但低于25000小时,应采取措施给运行中的轴承注入润滑脂,并有效地排出旧的或多余的润滑脂,卖方应当通知买方要求重新注入润滑脂的时间间隔。

d)如果估算的润滑脂使用寿命是25000小时或超过25000小时,则不应安装润滑脂管接头或任何其它系统。

3)润滑脂的填充量

轴承座内润滑脂的填充量,根据轴承转速、轴承座结构、空间容积、润滑脂牌号、使用环境的气体而异。NSK轴承建议如下:

首先将润滑脂填满轴承内部,此时,保持架引导面也要塞进润滑脂。然后,对轴承座内部轴及轴承之外的空间容积按以下量填充润滑脂。

当极限转速低于50%旋转时,填充1/2~2/3容积的润滑脂;

当极限转速高于50%旋转时,填充1/3~1/2容积的润滑脂。

4)润滑脂的补充及补充间隔(NSK)

一般,填充一次润滑脂可以较长时间不必补充。但是,有的使用条件,需要时常补充或更换润滑脂。因此轴承座的设计也要考虑到这一点。

补充间隙短的情况 下,要在轴承座的适当位置上,设计加脂口和排脂口,以便更换劣化的润滑脂。比如:用扇形润滑脂补充板将补充润滑脂侧的轴承座空间分成几处,只一处填满之后就可流进轴承内部。从轴承内部挤出的润滑脂,由润滑脂阀排出轴承座外。不使用润滑脂阀的情况下,将排出侧的轴承座空间加大,陈旧的润滑脂积存在这里,定期拆下外罩取出。

即使是优质润滑脂,经过一段时间的使用,其性能也会劣化导致润滑性能降低。所以要适时补充润滑脂。润滑脂的补充间隔用运转时间表示,可以参考轴承制造商相关手册中的规定。实际工程应用中,设备制造商应根据现场工况在EOMM中给出详细要求。

注:本篇主要内容来自于轴承制造商。

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