1、三相異步電動機軸承溫度分析惠儉新（無錫錫山安達防爆電氣設(shè)備有限公司，江蘇無錫 214191）摘 要 對三相異步電動機出現(xiàn)的軸承溫度高的現(xiàn)象，從軸【作者簡介】惠儉新，男，1978年02月生，工程師，2000年畢業(yè)于江南大學(xué)，主要從事中小型電機的設(shè)計與開發(fā)工作承選型、配合、裝配、運行狀況等方面找出引起軸承溫度高的各種因素，最后提出幾種解決軸承溫度高的有效措施。關(guān)鍵詞 三相異步電動機 軸承溫度 配合 游隙 潤滑 裝配 試驗Three-phase asynchronous motor bearing temperature analysisJianxin-Hui（Wuxi JiuAn Explosio

2、n-Proof Motors Co., Ltd，Wuxi Jiangsu 214191）Abstract Bearing temperature high phenomenon which appears to the Threephase Asynchronous Motors from aspects and so on bearing shaping, coordination, assembly, operational aspect discovers causes the bearing temperature high each kind of factor, finally p

3、roposes several kind of solution bearing temperature high effective action.Key words Threephase Asynchronous Motors,bearing temperature,coordinates,windage ,Lubrication,Assembly,Experiment.一、引言滾動軸承是軸及其它旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的重要支承，是最早采用專業(yè)化大批量生產(chǎn)方式的機械基礎(chǔ)之一。由于滾動軸承的摩擦系數(shù)僅為滑動軸承的百分之一到幾十分之一，并且使用維護方便，支承結(jié)構(gòu)簡單，容易裝拆，因而，滾動軸承的使用極其廣泛，

4、并在許多領(lǐng)域逐步取代了滑動軸承。滾動軸承在三相異步電動機中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，所以由于軸承導(dǎo)致的故障在三相異步電動機總故障率中占的比例也較多，據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計為3/5左右，而在軸承的故障中又以軸承過熱為常見的故障現(xiàn)象。二、軸承溫度高的判別目前電機生產(chǎn)廠家在電機出廠前軸承溫度是必須檢查的項目，而試驗除了有最高溫度不超過95限制外，對在運行中最高溫度以下何種情況屬于軸承溫度高還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按一般習(xí)慣，電機運行1.52h后，軸承溫度穩(wěn)定升溫35K便可以認為正常，但軸承運行短時（如15min）上升至65或運行1.5h以上超過65仍然沒有下降趨勢，及不到1.5h但軸承穩(wěn)定溫度超過75，皆可以視為軸承溫度

5、高（其中65、75是針對夏季而言，在寒冷的冬天以55、65為宜）。三、軸承過熱故障現(xiàn)象及解決辦法造成滾動軸承過熱有以下幾類主要原因：1、軸承的選用軸承的質(zhì)量除與軸承生產(chǎn)廠家的制造工藝、檢測水平有關(guān)外，還與軸承鋼的材質(zhì)、熱處理工藝、煅造加工工藝息息相關(guān)。目前國外采用的真空脫氣軸承鋼、真空重熔軸承鋼在國內(nèi)尚未普及，它們均優(yōu)于目前國內(nèi)大量采用的軸承鋼鉻鋼GCr15及GCr15SiMn。因此，軸承以采用優(yōu)質(zhì)進口軸承為宜，如瑞典的SKF、日本的NSK及KOYO、德國的FAG。不過如果在使用前經(jīng)過仔細檢測、篩選，瓦房店、哈爾濱、洛陽三大國產(chǎn)軸承品牌也是較好的選擇?？傊?，雜牌及三無產(chǎn)品盡量不要使用，否則對電

6、動機（特別是中大型三相異步電動機）來說將后患無窮。2、軸承受到擠壓滾珠或滾子在滾道中能輕松自如地旋轉(zhuǎn)，是因為它們與軸承內(nèi)外套間有游隙存在。若軸承套內(nèi)或外圈受到擠壓，這游隙就要變小。因為軸承游隙的數(shù)值很小，所以對游隙的變化很敏感。游隙變小了，軸承滾動體與套圈產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，則會增加軸承摩擦發(fā)熱。防止擠壓的對策有如下三條：（1）軸承外圈與軸承套的配合多采用H7，在實際加工中要盡量按上差，因為軸承與軸采用過盈配合，軸承臺公差為k6或m5，當(dāng)k6、m5出現(xiàn)上差而所選軸承徑向游隙較小、內(nèi)圈公差也較小時，則徑向配合相對較緊，裝配后其徑向游隙將受到一定的影響。熱態(tài)運行時，內(nèi)圈的較大膨脹，有可能導(dǎo)致負游隙

7、。微量的負游隙有利于軸承正常運行，但較大負游隙對軸承運行很不利，溫度較高，通過外圈的膨脹而減小負游隙的程度。另外軸承運行時，軸承外圈與軸承套必然也出現(xiàn)過盈，而使?jié)L動體受擠壓，招致軸承因發(fā)熱過早地損壞。（2）為避免軸承外套在軸承室中周向滑動，可使端蓋（或軸承套）與軸承內(nèi)、外蓋止口深度在軸向的累計公差為“+”，且累計在內(nèi)、外蓋的平面接合面處，以保證內(nèi)、外蓋夾緊軸承外套（在軸承內(nèi)外蓋的設(shè)計時，止口長度的公差等級可用H11而不是h11）。對于隔爆型電機，此間隙不要大于0.2mm。數(shù)控或數(shù)顯機床均可以保證此公差。（3）在三相異步電動機的軸承游隙選用上，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，在低壓電機中，2P電機一般都選用C3組

8、游隙，4P電機可以選用C3組游隙或標(biāo)準(zhǔn)游隙，6P及以上則都用標(biāo)準(zhǔn)游隙即可。在高壓電機中，2P及4P電機一般都選用C3組游隙，6P及8P電機選用CM游隙，10P及以上電機選用C0游隙。當(dāng)然此游隙的選擇都是只針對電機的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計而講，如果客戶有特殊要求那就另當(dāng)別論了。3、零部件加工精度不夠及電動機裝配不當(dāng)導(dǎo)致軸承發(fā)熱在機械加工過程中造成軸承發(fā)熱的有兩點：（1）電動機機座兩端止口不同心，造成兩端蓋或軸承套與機座安裝后兩端蓋或軸承套的中心線不重合，影響軸承內(nèi)外圈不平行和兩端軸承不同心而引起額外磨損發(fā)熱。（2）端蓋或軸承套加工偏心，造成兩端的端蓋或軸承套不同心引起軸承發(fā)熱?，F(xiàn)特別要指出的是軸承套這個零件，

9、從保證同軸度來說，能不用最好不用。因為有它時，軸承先裝入軸承套，軸承套再裝入端蓋中，多一道徑向配合的尺寸鏈誤差，對于保證同軸度來說，顯然不如將軸承直接裝入端蓋中好。以上兩點要求機械操作人員在加工零件的時候要嚴格按照加工工藝保證同軸度。電動機裝配不當(dāng)導(dǎo)致軸承發(fā)熱的也有兩點：（1）端蓋與機座裝配不當(dāng)，如止口清理油漆不干凈，端蓋螺栓受力不均，使端蓋裝偏等，使軸承發(fā)熱。（2）軸承蓋特別是軸承內(nèi)蓋安裝時螺栓受力不均，使軸承蓋與轉(zhuǎn)軸相擦而使軸承發(fā)熱。為了保證裝配質(zhì)量，首先要在裝配前徹底擦拭配合面的油污，旋螺栓要對稱旋緊，使每個螺栓受力均勻，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動靈活，否則要重新調(diào)整螺栓再旋緊。另外裝配軸承時最好用熱套法

10、，因為用榔頭通過銅套筒敲擊軸承的內(nèi)或外圈（有的裝配工甚至于用榔頭直接敲擊軸承）都會使軸承受力不均勻而損壞軸承。而加熱方法應(yīng)在烘箱或感應(yīng)鐵心式軸承加熱器上加熱，不可以用油煮加熱，因為油煮時會把機油滲入到軸承內(nèi)部與潤滑脂混合，使?jié)櫥冑|(zhì)。加熱時溫度控制在100以內(nèi)，因為潤滑脂不許超過100，否則會流出，另外軸承在高溫下（比如超過200），軸承鋼中殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，將導(dǎo)致軸承內(nèi)外圈的圓周長度增長而引起振動發(fā)熱，另外如此高的溫度相當(dāng)于為軸承進行了退火處理而使軸承硬度降低。4、軸承的潤滑 首先軸承潤滑脂牌號要選用正確，一般情況下，低壓三相異步電動機用ZL-3號鋰基脂的較多，高壓三相異步電動機用B

11、HP高溫耐壓2號鋰基脂較為合適。軸承裝配涂潤滑脂時，一定要把潤滑脂用油槍擠嵌進軸承的滾道內(nèi)，而且潤滑脂量一定要擠滿，因為擠進去的潤滑脂正是軸承工作時生成油膜的來源，有的裝配工在給軸承涂潤滑脂時軸承兩邊涂的很多，而滾道內(nèi)卻忽視不擠進去，裝配好電機一試驗，發(fā)現(xiàn)電機軸承有空響聲并伴發(fā)熱癥狀。其原因就是潤滑脂沒擠進軸承滾道而使軸承干磨。其次是加油脂量的多少，試驗反映，油量過多或過少皆不合適。太多會導(dǎo)致軸承發(fā)熱，太少則軸承響，起不到潤滑作用，同樣要發(fā)熱，所以只能適量而已。一般規(guī)定油脂量2P時為軸承室的1/2，4P及以上時為2/3。再次潤滑脂一定要保持清潔干凈，不得變質(zhì)或混入雜質(zhì)。有一臺YJL450-12

12、 380V IMV2安裝電機，在對圓柱滾子軸承涂潤滑脂的時候不小心混進了一顆很小很小的砂粒，等電機試驗時發(fā)現(xiàn)電機軸承振動并發(fā)熱，拆檢時發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈上每隔一滾子圓周周期就有一明顯凹槽痕跡，原軸承只能報廢而更換一個新軸承，就因為裝配時不小心混進一顆小砂粒而損失幾百元，這和飛行中的飛機被一只小鳥撞上發(fā)動機的葉輪而墜毀同樣悲愴。4、機械負載的影響（1）機械負載與電動機聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)不下，未做好定中心工作。一般剛性聯(lián)軸器允許的徑向偏差為0.030.05mm,允許的軸向偏差為0.020.04mm。聯(lián)軸器直徑大者取較大的允許偏差值。而采用彈性聯(lián)軸器時，當(dāng)聯(lián)軸器直徑小于200mm時，允許的徑向、軸向偏差為0.05

13、mm；直徑大于200mm時，允許的徑向、軸向偏差按下式計算： (mm) 式中為聯(lián)軸器外徑,mm。（2）皮帶輪張力過大而在徑向拉軸承，使軸承發(fā)熱。某上海制漆企業(yè)向我們訂購了一批低壓隔爆型三相異步電動機，靠皮帶輪帶動制漆設(shè)備，運轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)絕大部分電機軸承有噪聲及發(fā)熱，而皮帶輪因為種種原因不能調(diào)節(jié)松緊，迫于無奈，我們只能選用軸承室公差為下差的法蘭端蓋換上，結(jié)果上述現(xiàn)象全部消失，電機至今運行正常。此說明問題的出現(xiàn)可用各種不同的角度去思考和解決。四、結(jié)論軸承是三相異步電動機上極為重要的零部件，而且軸承又是極為嬌貴的，我們只有從軸承的選用、軸承的裝配及運行現(xiàn)場等過程中層層把關(guān)，嚴格按照正確方法選用軸承，三相

14、異步電動機的軸承運行溫度就會得到有效控制。參考文獻【1】 防爆防腐電機檢修技術(shù)問答/楊萬清編著. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.4【2】 大中型電動機節(jié)能挖潛修理改造實踐/趙家禮等編著. 北京:機械工業(yè)出版社,2006.5【3】 起重及冶金用三相異步電動機修理·防爆防腐電動機修理·潛水電泵與泵用電動機修理/趙家禮主編. 北京:機械工業(yè)出版社,2008.3 (電動機修理手冊:單行本) 江蘇省無錫市錫山區(qū)正陽村西新路8號 郵編:214191 無錫錫山安達防爆電氣設(shè)備有限公司 郵箱地址: hjxcbj 在三相異步電動機運轉(zhuǎn)工作時溫度沒有絕對的正?；蛘呤菢?biāo)準(zhǔn)。它是以工作環(huán)境最高允

15、許溫升為基準(zhǔn)的。F級最高允許溫升環(huán)境溫度為40度測量分為溫度計法和電阻法。定子繞組溫度計法為85度，電阻法為100度。轉(zhuǎn)子繞組繞線型溫度法為85度，電阻法為100度。定子鐵心為100度?；h(huán)為90度?；瑒虞S承為40度。滾動軸承為55度。至于你那電機正常不正常你自己拿個溫度計測量一下然后減去環(huán)境溫度就知道了嗎？1.首先解釋一下溫升的概念：導(dǎo)體通流后產(chǎn)生電流熱效應(yīng),隨著時間的推移, 導(dǎo)體表面的溫度不斷地上升直至穩(wěn)定。穩(wěn)定的條件是在3個小時內(nèi)前后溫差不超過2，此時測得導(dǎo)體表面的溫度為此導(dǎo)體的最終溫度，溫度的單位為度（）。上升的溫度中超過周圍空氣的溫度（環(huán)境溫度）的這一部分溫度稱為溫升，溫升的單位為開

16、氏（K）。有些關(guān)于溫升方面的文章和試驗報告及試題中，經(jīng)常把溫升的單位寫成（），單位用度（）來表示溫升是不妥當(dāng)?shù)?。簡單點說：溫升=電機溫度-環(huán)境溫度（低于40）絕緣的溫度等級          A級     E級     B級     F級     H級 最高允許溫度（）   105     120  

17、0; 130     155    180 繞組溫升限值（K）    60       75      80      100    125 性能參考溫度（）   80       95      100    120    &#

18、160;145 電動機的絕緣等級及允許溫升電動機的導(dǎo)線及槽內(nèi)都要用絕緣材料，槽內(nèi)所采用的絕緣材料有紙、布、綢、玻璃纖維、石棉、云母等，導(dǎo)線絕緣也有絕緣漆、樹脂漆、環(huán)氧漆、紗包、絲包、漆包等方式，按電動機的功率大小、使用環(huán)境條件、環(huán)境溫度等因素而定，具體分六級。對中小功率的電動機，繞組內(nèi)（即槽內(nèi)）不埋溫度測量元件，所以無法得知較真實的溫度值，只能從電動機外殼的溫度高低來判別，這比槽內(nèi)的溫度要低2030，日常判別電動機的溫度也只能如此，具體可用棒形酒精溫度計或水銀溫度計、表面電子測溫儀、紅外輻射測量儀。允許溫升的計算方法為允許溫升允許最高溫度內(nèi)外溫差環(huán)境溫度例如，用A級絕緣材料時允許溫升105-（

19、2030）-35（4050）這時外殼測得的溫度應(yīng)是（4050）+35（7585）電動機的溫升高低與電動機的負載大小、環(huán)境溫度高低、通風(fēng)量的大小、實際轉(zhuǎn)速高低（尤其是變頻調(diào)速f50Hz運行時要注意）和電動機的質(zhì)量好壞有直接關(guān)系，但不能超過允許最高溫度，否則會加速絕緣材料的老化，甚至冒煙、燒毀。所以在電動機運行中要經(jīng)常測量，觀察電動機的外殼溫度的變化，切不可馬虎大意。衡量電機發(fā)熱程度是用“溫升”而不是用“溫度”，當(dāng)“溫升”突然增大或超過最高工作溫度時，說明電機已發(fā)生故障。下面就一些基本概念進行討論。 1 絕緣材料的絕緣等級 絕緣材料按耐熱能力分為Y、A、E、B、F、H、C7個等級，其極限工作溫度分

20、別為90、105、120、130、155、180、及180以上。 所謂絕緣材料的極限工作溫度，系指電機在設(shè)計預(yù)期壽命內(nèi)，運行時繞組絕緣中最熱點的溫度。根據(jù)經(jīng)驗，A級材料在105、B級材料在130的情況下壽命可達10年，但在實際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會長期達設(shè)計值，因此一般壽命在1520年。如果運行溫度長期超過材料的極限工作溫度，則絕緣的老化加劇，壽命大大縮短。所以電機在運行中，溫度是壽命的主要因素之一。 2 溫 升 溫升是電機與環(huán)境的溫度差，是由電機發(fā)熱引起的。運行中的電機鐵芯處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損，繞組通電后會產(chǎn)生銅損，還有其它雜散損耗等。這些都會使電機溫度升高。另一方面電機也會散熱。當(dāng)

21、發(fā)熱與散熱相等時即達到平衡狀態(tài)，溫度不再上升而穩(wěn)定在一個水平上。當(dāng)發(fā)熱增加或散熱減少時就會破壞平衡， 使溫度繼續(xù)上升，擴大溫差，則增加散熱，在另一個較高的溫度下達到新的平衡。但這時的溫差即溫升已比以前增大了，所以說溫升是電機設(shè)計及運行中的一項重要指標(biāo)，標(biāo)志著電機的發(fā)熱程度，在運行中，如電機溫升突然增大，說明電機有故障，或風(fēng)道阻塞或負荷太重。 3 溫升與氣溫等因素的關(guān)系 對于正常運行的電機，理論上在額定負荷下其溫升應(yīng)與環(huán)境溫度的高低無關(guān)，但實際上還是受環(huán)境溫度等因素影響的。 (1) 當(dāng)氣溫下降時，正常電機的溫升會稍許減少。 這是因為繞組電阻R下降，銅耗減少。溫度每降1，R約降0.4%。 (2)

22、對自冷電機，環(huán)境溫度每增10，則溫升增加1.53。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加。所以氣溫變化對大型電機和封閉電機影響較大。 (3) 空氣濕度每高10%，因?qū)岣纳?，溫升可?.070.38，平均為0.19。 (4) 海拔以1 000 m為標(biāo)準(zhǔn)，每升100 m,溫升增加溫升極限值的1%。 4 極限工作溫度與最高允許工作溫度 通常說A級的極限工作溫度為105，A級的最高允許工作溫度是90。那么，極限工作溫度與最高允許工作溫度有何不同？其實，這與測量方法有關(guān)，不同的測量方法，其反映出的數(shù)值不同，含義也不一樣。 (1) 溫度計法 其測量結(jié)果反映的是繞組絕緣的局部表面溫度。這個數(shù)字平均比繞組絕緣的實際最高溫度即“最熱點”低15左右。該法最簡單，在中、小電機現(xiàn)場應(yīng)用最廣。 (2) 電阻法 其測量結(jié)果反映的是整個繞組銅線溫度的平均值。該數(shù)比實際最高溫度按不同的絕緣等級降低515。該法是測出導(dǎo)體的冷態(tài)及熱態(tài)電阻，按有關(guān)公式算出平均溫升。 (3) 埋置溫度計試驗時將銅或鉑電阻溫度計或熱電偶埋置在繞組、鐵心或其它需要測