高 飛，張衛(wèi)寧，肖 楠

（1.中核電機運行技術有限公司，北京 100040；2.北京卓眾出版有限公司，北京 100083）

0 引言

設備潤滑引起的設備故障可占設備各類機械故障的70%以上，電機因為潤滑不當造成的軸承損壞更為常見，究其原因，一方面是設備管理人員對潤滑的重視程度不夠，另一方面是缺乏相應的知識和解決手段。圖1 是根據SKF 軸承提供的軸承失效原因。脂潤滑電機軸承的損壞很多情況下是因為潤滑不良造成的，但是加脂過度導致的密封失效和軸承燒毀也經常出現。一般的軸承潤滑故障及原因如下。

（1）軸承過熱。原因：①潤滑脂型號選用錯誤：②潤滑不良或過分潤滑；③潤滑脂內含有雜質：④負載過大；⑤軸承間隙不足及油封產生的高摩擦損壞等；

（2）軸承噪聲。原因：①潤滑脂型號選用錯誤；②不適當的潤滑；③軸承箱內潤滑脂不足；④不適當的軸承間隙：⑤水、酸、油漆或其他腐蝕雜質污染物進入軸承箱；

（3）軸承振動。原因：①砂粒、碳粉或其他污染物進入軸承箱；②水、酸、油漆或其他腐蝕雜質污染物進入軸承箱。

圖1 SKF 軸承提供的軸承失效原因

1 電機軸承潤滑常見故障及原因分析

電機軸承人工加脂造成的過度潤滑軸承損壞的現象比較常見，圖2 是加脂過多造成電機軸承損壞的實物照片。

產生這種現象的主要原因有：①部分電機廠家推薦的補脂周期和補脂量不合理，沒有考慮到電機的實際工況；②部分電機廠家設計不合理，沒有排油口，多加的潤滑脂無法排出；③人工加脂不科學，無法定量，寧多不少。

圖2 電機軸承損壞

（1）潤滑脂加入過量會造成軸承損壞的原因。①過量的潤滑脂使?jié)L動體摩擦轉矩增大，同時阻力也增加，所以軸承會高溫。②有些潤滑脂溝渠性不好，形成的輪廓容易塌陷，所以潤滑脂被滾動體攪拌造成軸承溫度升高。③當電機高速運轉時，因為離心力作用多余的潤滑脂會被甩出形成很高的背壓，破壞密封，所以當運行一段時間后軸承會處于缺油狀態(tài)，造成潤滑不良，導致軸承損壞。

（2）因潤滑不良造成軸承損壞的主要原因。①因為高溫、潮濕、污染等原因造成的潤滑脂提前劣化變質，沒有及時補充新的潤滑脂；②潤滑脂損耗后，沒有新脂補充；③密封失效，潤滑脂流失，因為沒到補脂周期沒有人工加脂；④個別潤滑點被人工漏加；⑤個別潤滑點位置特殊，如高空、高溫、狹窄空間，等等，因為人工加脂不方便無法人工加脂。

2 潤滑周期和補脂量的計算

對于使用潤滑脂潤滑的軸承來說，潤滑脂的填充量、補脂量、補脂周期和更換周期是有要求的，可以參考以下內容。

一般潤滑脂的充填量可根據軸承脂潤滑時的容許極限轉速n1 和軸承實際工作轉速n 的比值和滾動軸承內部自由空間V 的計算公式確定。

x≤1.25，軸承內潤滑脂充填量應占軸承內部自由空間的1/3；1.25＜x≤1.5，軸承內潤滑脂充填量應占軸承內部自由空間的1/3～2/3；x＞1.5，軸承內潤滑脂充填量應占軸承內部自由空間的$（）以上。

式中 V——滾動軸承內部自由空間，m3

G——滾動軸承自重，kg

KV——滾動軸承空間系數，見表1

表1 滾動軸承空間系數

軸承座內的自由空間也應充填一定的潤滑脂，以保 證軸承的內部有適宜的潤滑脂量。根據經驗，以填滿軸承和軸承座內自由空間的1/3～1/2 為宜：高速（接近極限轉速）時，應僅充填到1/3 或更少些；轉速很低，而且對密封要求嚴格的情況下，可以充滿整個空間。潤滑脂在使用的過程中，由于潤滑脂的老化、蒸發(fā)、流失等原因，有必要 在潤滑過程中對軸承部位補充新的潤滑脂；同時由于補充的新脂可以把舊潤滑脂從密封 間隙中劑出，有利于防止外界污物的入侵。潤滑脂的補給量及補給周期的確定要綜合考慮滾動軸承的潤滑因素、密封作用、安裝方式、溫度、環(huán)境和潤滑脂的質量等多種因素。一般潤滑脂補充周期為其壽命的1/3，每次補充量可按下式計算，G=0.005DB，其中，G 為潤滑脂補充量，g，D 為軸承外徑，mm，B 為軸承寬度，mm。如果潤滑脂補充周期為一周至一年時，用油槍進行人工加注潤滑脂，潤滑脂的補充量可按下式計算，Q=KtDB，其中Kt為時間系數，潤滑補給周期是周時，Kt=0.02；潤滑補給周期是月時Kt=0.03；潤滑補給周期是年時，Kt=0.04，D 為軸承外徑，mm，B 為軸承寬度，mm。

對于需要連續(xù)補充新脂的潤滑方式，使用智能潤滑進行加注潤滑脂，其潤滑脂的補充量可由下式確定。

式中 Q——潤滑脂單位時間的補充量，kg/h

B——軸承寬度，mm

D——軸承外徑，mm

d——軸承內徑，mm

G——軸承重量，kg

根據周期（單位：h）和計算出的補脂量可以基本準確的計算出該裝置的計量頻率，這樣當軸承運轉消耗潤滑脂達到固定的容量時新的潤滑脂定時定量的補充進去，保證新的潤滑脂參與潤滑，同時安裝時也解決了密封問題。在現場確定補脂周期時還要考慮電機的安裝方式，軸承溫度，空氣濕度，粉塵，油脂性能等因素。

潤滑脂也不能無限期地長久使用，經過一定時間后，由于基礎油的氧化和蒸發(fā)，皂基結構的破壞和硬化，使其潤滑性能降低，特別是高溫條件下，潤滑性能下降更快。因 此，應在潤滑脂喪失潤滑性能前及時更換新潤滑脂。一般潤滑脂的更換周期可以通過潤 滑脂的使用壽命和軸承潤滑情況、安裝方式、轉速及使用環(huán)境確定。潤滑脂的使用壽命可以參考以下經驗公式進行計算，T=f1f2f3f4f5tf，其中，T——潤滑脂的更換周期，h；f1為污染及潮濕條件系數；f2為負荷的振動程度系數；f3為溫度系數；f4為負荷大小系數；f5為通過軸承的空氣流量系數；tf為潤滑脂更換周期理論值。注：各參數可以通過查閱相關資料獲取，本文篇幅有限不另外注明。

3 單點智能注脂器結構特點

解決潤滑不良和過度潤滑的理想途徑是科學潤滑，按照軸承潤滑的實際需要實現自動潤滑。根據軸承的尺寸、運轉速度、載荷和環(huán)境溫度、濕度、粉塵情況合理選用潤滑脂和潤滑方式。使用潤滑脂的電機一般不建議使用集中潤滑，主要原因是：電機潤滑屬于精確潤滑，用脂量較小，集中潤滑一般適用于用脂量較大的場合；一般電機只有兩個潤滑點，分布不規(guī)律，電機集中在某一區(qū)域數量大的場合不多，使用集中潤滑性價比不高；集中潤滑需要鋪設管線，每臺電機上兩個潤滑點菩薩管線不便施工和現場管理。所以單點智能注脂器就是解決電機軸承潤滑不良和過度潤滑的比較理想的選擇。

該裝置主要由微型電機、泵、控制器、電源、油囊、固定裝置和外殼等部分組成。根據微處理器中存儲的時間運行小型減速電機，帶動位于泵內部的渦輪，通過立式活塞的往復運動吸入、噴出容器內潤滑脂。該裝置含有一個垂直的給料泵、電機/齒輪組和微處理器控制系統(tǒng)，允許高壓工作?？稍O定6 個劑量頻率：1，2，3，6 和12 個月以及半個月。易讀的液晶顯示器為設定操作和狀態(tài)監(jiān)測提供了所有必要的信息。潤滑脂袋和電池組可根據專用潤滑脂更換，該保證潤滑部位可按需得到潤滑脂，保證潤滑質量。

根據芯片的指示，活塞上部的曲軸開始向上運動，將油脂吸入泵體，當到達底部后，活塞內小油孔打開，油脂進入活塞下部，此時活塞開始向上運動，油脂全部被擠入下部腔體，當活塞繼續(xù)運行時，下部腔體中的潤滑脂被擠壓出到達輸油管。當輸油管堵塞時，背壓增大，通過壓力傳感器將背壓信號反饋給芯片，芯片會指示電機增加扭矩，是活塞運行壓力增大，起到疏通油管的作用；如果疏通不成功，表示油路堵死，背壓保護打開，芯片報警功能開啟，電機和連桿曲軸等不再工作，報警指示燈閃爍。

4 單點智能注脂器性能特點及優(yōu)勢分析

由于其采用機電驅動齒輪組推進活塞注脂，所以壓力比較大，正常工作壓力為20 kgf/cm2，當有阻力時疏通壓力可以達到（50～60）kgf/cm2；配備有微處理控制系統(tǒng)（智能芯片），可智能自動地向軸承供脂，具有顯示和記憶、報警和止噴、自動鎖定和自動疏通、強噴和自噴功能。配備油脂囊，設備可重復使用；潤滑周期可以自由設定；同步地監(jiān)控空杯、低電量、以及軸承內部的反饋壓力，維 持在最低的平衡壓力下自動潤滑，具有自檢和報警功能；可配（3～5）m 管路，滿足高溫、強振動和危險環(huán)境下的潤滑需要。

由于其設計科學，每次供脂量準確可靠，所以解決了手工加脂無法定量的問題，由于它基本實現了軸承消耗多少潤滑脂隨時補充新的潤滑脂進去，保證軸承一直有科學的潤滑脂的存量也保證有新的潤滑脂使用，這樣杜絕了手動潤滑的極端情況——加脂時過度潤滑缺脂時潤滑不良，使軸承一直處于理想的潤滑狀態(tài)，圖3 直觀表示出兩種加脂方法與潤滑狀態(tài)之間的聯系。

圖3 兩種加脂方法與潤滑狀態(tài)之間的聯系

筆者曾在一臺電機上做過實驗，采用手動加脂時的軸承溫度平均值為75 ℃，采用智能注脂器后的軸承平均溫度為72 ℃；軸承的壽命由平均150 00 h 延長為300 00 h。圖4 是采用智能潤滑前后軸承振動值圖表，從圖中可以看出采用智能潤滑后軸承的振動值改善了很多。

圖4 采用智能潤滑前后軸承振動值圖表

5 使用注意事項

安裝時可以直接連接到潤滑油嘴也可以遠距離安裝滿足高溫、強振動和危險環(huán)境下的潤滑需要，甚至可以多點安裝，如圖5 所示。由于其內部有電動泵，使用時需要注意：避免有氣體進入油囊和泵體中。冬天北方地區(qū)盡量不要使用3#脂，防止油脂變硬。遠距離安裝單點距離不要超過7 m，多點安裝距離不要超過5 m。安裝前做好軸承腔體的清理和加滿新脂的工作。避免不同品牌的油脂混用。注意定期巡檢查找報警原因。

6 推廣價值與使用效益分析

使用智能潤滑能夠解決人工潤滑所造成的電機故障，具體體現在以下4 方面。

圖5 安裝

（1）徹底解決因為人工價值過多造成的軸承溫升問題和轉子燒毀現象，也解決了因為超量潤滑脂造成的密封損壞的情況；

（2）避免了人工價值不及時造成的軸承潤滑不良現象，有些電機因為使用場合問題不方便人工加油，造成潤滑不良，智能注脂不受場合限制，可以通過遠距離安裝解決加注不方便的問題；

（3）避免人工漏加造成的電機軸承潤滑不良的現象，人工加脂會因為各種原因造成漏加偽加，智能加脂能夠避免此類現象；

（4）解決了人工加脂造成潤滑脂被污染的現象，人工加脂過程中因為操作過程中容易有雜質和水分進入潤滑脂造成污染，個別黃油嘴損壞或者缺失會造成空氣中的粉塵和水份直接進入軸承，造成軸承磨損，智能潤滑能夠杜絕此類現象。

這項技術具有較大的推廣價值，對于企業(yè)的設備管理人員來說有以下意義：降低設備維護費用和相應的人力成本；降低軸承的更換費用和軸承的成本；減少設備的故障時間和意外停機損失；保證生產的連續(xù)性；實現科學潤滑，減少潤滑脂的使用量。智能潤滑比較適用于以下場合：空間狹窄，人工加脂不方便；頻繁發(fā)生高差壓黃油槍無法使用；巨大振動或受灰塵、水汽、粉塵等污染后嚴重磨損軸承；需常注油，但不易注油的環(huán)境；停機后才能注油的場合。

此項技術應用范圍可以應用在需要注脂的所有工業(yè)用軸承類。具體包含以下設備領域：空調設備（集塵器、鼓風機）；電機、泵類、回轉設備；傳送帶、各種機械設備；大型大廈內回轉、空調設備；汽車工業(yè)、電子工業(yè)設備；水泥工業(yè)、礦山設備；造紙、紙漿工業(yè)；食品加工設備；冶金設備和機械加工設備等等。