來源：泵沙龍

前言

軸承是精密部件，需要適量的清潔潤滑，以確保長期、無故障的使用壽命。即使是少量的污染或略微升高的溫度也可能導致軸承故障。

在一家大型煉油廠進行的設(shè)備可靠性研究得出結(jié)論，40%的旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障（泵、攪拌機等）歸因于軸承故障。據(jù)進一步估計，48%的軸承故障是由顆粒污染引起的，4%是由于腐蝕（由油中的液體引起）。事實上，軸承油污染占軸承問題的52%和旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障的21%[1]。如果水、粉塵或其它工藝流體進入軸承，則會出現(xiàn)故障?，F(xiàn)代迷宮式軸承保護密封有助于防止這些問題。

圖1：當軸旋轉(zhuǎn)時，會打開一個微小的間隙，從而允許軸承箱中的熱膨脹。當軸不旋轉(zhuǎn)時，微間隙閉合，形成完美的蒸汽密封（圖片和圖形由AESSEAL提供）

粉塵污染

生產(chǎn)環(huán)境中的粉塵是引起軸承故障的主要問題。重塵是由小到50微米的顆粒組成的，這些顆?？梢酝ㄟ^空氣傳播。由于它們以每秒200 mm的速度下落，這些顆粒不太可能移動到生產(chǎn)區(qū)域之外。肉眼看上去重塵就像飛揚的塵土。

小于50微米的輕塵可能在空氣中停留30分鐘以上。這種類型的粉塵可以傳播到制造現(xiàn)場之外，盡管當它沉積在機械、軸承箱和其它表面上時，通常會被視為一層薄薄的涂層。

這兩種類型的粉塵都令人擔憂，因為即使是輕塵也會進入軸承。盡管箱體提供了一些保護，但仍然會發(fā)生侵入。導致軸承潤滑油污染的一個重要因素是發(fā)生在所有旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的“呼吸”過程。

當設(shè)備旋轉(zhuǎn)時，軸承箱溫度升高，內(nèi)部的油和空氣混合物膨脹迫使空氣流出密封。當設(shè)備冷卻時會出現(xiàn)問題，因為油和空氣混合物也會冷卻并凝縮，通過密封將充滿粉塵的空氣從外部大氣中吸入軸承箱。隨著時間的推移，粉塵會在軸承內(nèi)部堆積，最終導致潤滑油污染、部件磨損和軸承故障。軸承密封必須促進這種呼吸循環(huán)，以延長軸承壽命，同時防止粉塵污染。

圖2：運行三個月后，空氣吹掃使粉塵遠離定子與轉(zhuǎn)子的接口

濕度和水分污染

空氣中的水蒸氣或水管沖洗現(xiàn)場產(chǎn)生的水濺，可通過老式迷宮式密封或唇形密封進入軸承箱。也可能通過其它途徑進入，如通氣孔或廣泛使用的非壓力平衡恒定油位潤滑器或磨損的油環(huán)材料。

圖3：當設(shè)備旋轉(zhuǎn)時，軸承箱溫度上升，內(nèi)部的油和空氣混合物受熱膨脹迫使空氣流出密封；當設(shè)備冷卻時油和空氣混合物凝縮，它會從大氣中吸入空氣

大氣中存在的水蒸氣也是許多污染問題的原因。即使生產(chǎn)車間的空氣看起來很干燥，但始終存在水分。暖空氣可以容納更多的水蒸氣，因此機器周圍的熱空氣將具有更高的相對濕度。

當軸承箱開始呼吸時，通常會自動形成一條、甚至多條水蒸氣進入軸承的路徑。當機器冷卻時，這些溫暖、含濕的空氣（以及空氣中的粉塵）被吸入軸承箱。當設(shè)備繼續(xù)冷卻并達到露點時，軸承內(nèi)部會形成微小的水滴。這種水分積聚，導致軸承腐蝕并最終失效。

水分和濕度本身就會導致機械部件內(nèi)部的損壞，但是當與生產(chǎn)過程中空氣中的有害元素相結(jié)合時，會對軸承產(chǎn)生更具腐蝕性的組合。

為了降低濕度和濕氣污染的風險，軸承箱的溫度需要保持在露點以上，以防止形成冷凝水。但是，由于這不切實際，因此降低風險的最佳方法是使用現(xiàn)代迷宮軸承保護。當軸停止旋轉(zhuǎn)時，軸承保護裝置可形成完美的蒸汽密封，防止?jié)駳夂头蹓m的進入。這些迷宮式設(shè)計還可以防止其它濕氣污染源，例如強力噴水。一些迷宮式密封可以在完全淹沒或淹沒的環(huán)境中運行，為軸承提供完全保護。

過熱是軸承故障的另一個常見原因。為防止過熱，用戶應(yīng)使軸承在最佳溫度下運行，這需要充分但不能過度的潤滑。內(nèi)外圈、滾動體和保持架的變色，從藍色到棕色不等，都是軸承過熱的明確跡象。除非軸承由特殊合金制成，否則超過 200 °C （292 °F） 的溫度會使內(nèi)外圈和滾動體材料退火，導致硬度損失，在極端情況下會導致軸承元件變形。過熱的最常見原因是轉(zhuǎn)速過高、散熱不足/冷卻不足和潤滑劑失效。

過熱是一個主要問題，因為即使溫度略微升高也會導致潤滑油或潤滑脂降解或滲出，從而降低潤滑劑的效率。在更高的溫度下，氧化會導致潤滑劑的損失和碳的形成，這可能會阻塞軸承。延長潤滑劑壽命并確保其保持最佳狀態(tài)的最有效方法是使用現(xiàn)代迷宮軸承保護器。這些裝置已被證明可以防止污染物進入和潤滑劑流出。

潤滑問題

潤滑不當約占所有軸承故障的三分之一。潤滑劑粘度低、使用時間長或更換次數(shù)少、溫度過高、潤滑類型錯誤或過度潤滑是常見問題。外部污染是潤滑劑性能下降的另一個主要原因。

創(chuàng)造最佳潤滑條件是過度潤滑和潤滑不足之間的平衡行為。這兩種情況都會造成污染或使用不適合設(shè)備的潤滑劑。稠度、粘度、抗氧化性和抗磨損特性都在潤滑劑選擇中需要考慮的。通常，應(yīng)用將決定所需的潤滑量、類型和頻率。

延長軸承壽命

制造商已開發(fā)出更先進的迷宮式軸承保護密封，可防止所有類型的污染。例如，一個在運行中非接觸以避免軸磨損的密封，采用了專利的動態(tài)提升技術(shù)，以防止呼吸問題，這些問題導致52 %的軸承故障集中在污染上。這種動態(tài)提升技術(shù)利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備的離心力打開一個臨時的微小間隙，使軸承箱中的油和空氣混合物膨脹，從而使設(shè)備得以“呼氣”。

當設(shè)備停止旋轉(zhuǎn)時，微小間隙立即閉合，形成完美的密封。這可以防止粉塵和濕氣被吸入軸承箱，從而防止污染。

圖4：軸旋轉(zhuǎn)時，微小間隙會打開，從而允許軸承箱中的熱膨脹；當軸停止旋轉(zhuǎn)時，微空氣流出隙關(guān)閉，形成了完美的蒸氣密封

該密封的防護等級達到IP66，與唇形密封相比，即使暴露在高壓水射流下，也可以將軸承油的水污染從83%降低到0.0003%。該系列密封經(jīng)ATEX認證，可用于爆炸性環(huán)境。特殊的設(shè)計使其適用于廣泛的應(yīng)用。

它的橫截面和密封尺寸也比同類設(shè)備更薄，這意味著它可以在不必修改結(jié)構(gòu)的情況下對更多設(shè)備進行改裝。此外，該設(shè)計使其在軸上的位置與唇形密封不同，這意味著可以在無需更換昂貴的已磨損的軸的情況下進行改裝。

結(jié)論

當導致軸承故障的所有問題都得到解決時，軸承應(yīng)該具有較長、無故障的使用壽命。在這些問題發(fā)生之前采取措施解決這些問題，可以顯著節(jié)約成本。軸承是精密元件，需要持續(xù)供應(yīng)適量清潔的潤滑劑，以確保設(shè)備壽命長、維護成本低。現(xiàn)代迷宮軸承保護器已被證明可以防止污染物進入以及潤滑劑的損失。

參考文獻：

[1] Bloch, Heinz; 'Pump Users Handbook: Life Extension' 2011

作者簡介：

Chris Rehmann是Tennessee州AESSEAL公司的業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理。在2002年加入AESSEAL之前，他在Notre Dame獲得了工程學學士并在一家油田工程服務(wù)公司擔任了15年的各種管理職位。