在机械设备中,轴承是保障运转平稳和承载载荷的关键部件,尤其在高速和高负荷的应用场景中,轴承的性能直接影响设备的寿命和运行效率。然而,在某些电气环境或静电条件下,轴承可能会出现电蚀现象。电蚀不仅会加速轴承的磨损,还可能导致设备故障,影响生产效率。因此,理解电蚀的成因及其危害,采取有效的预防措施,是保障设备长时间稳定运行的关键。
什么是轴承电蚀?电蚀是指电流通过轴承时,电流在轴承接触面上造成的局部放电现象,导致材料表面微观熔化和腐蚀,最终引起轴承的损坏。常见的电蚀现象包括在轴承滚道和滚动体表面形成的小凹坑或沟槽,伴随着磨损颗粒脱落。这些现象会导致轴承表面粗糙度增加,进一步加剧磨损。
电蚀的危害根据国际材料标准(如ISO 15243),轴承电蚀被定义为一种失效形式,具有以下几种典型危害:
轴承表面损伤:电流通过轴承滚动体与滚道接触面时,会产生高温,导致局部熔化。熔化后的金属重新凝固,形成微小的凹坑或沟槽。这些凹坑增加了表面摩擦力,使轴承工作时产生更大的磨损和发热。
2.
润滑剂劣化:电流通过轴承时,局部放电会产生热量,这不仅损伤轴承表面,还会导致润滑剂分解或劣化。润滑剂的劣化会进一步降低润滑效果,加速轴承的磨损。
增加噪音与振动:由于表面凹坑和润滑失效,轴承在运转时的噪音和振动会显著增加。这些异常噪音和振动是设备运行不稳定的标志,长期下来会导致轴承失效,甚至造成设备停机。
缩短轴承寿命:电蚀会大幅缩短轴承的使用寿命。损伤的滚动体和滚道在持续摩擦下,可能导致轴承快速失效,严重影响设备的正常运行。
导致轴承电蚀的原因轴承电蚀的产生主要是由于电流通过轴承导致的,以下是常见的几种情况。
1.漏电
机械设备中,尤其是电机驱动的设备,如果电机的接地不良或绝缘系统老化,可能会导致漏电流通过轴承。漏电流在通过轴承时,会形成电弧,导致局部放电并产生电蚀。
2.静电积累
静电积累也是导致轴承电蚀的常见原因。在高转速或带有塑料部件的设备中,静电容易积聚。如果静电未及时释放,电流可能通过轴承,形成放电,造成电蚀现象。
3.电流回路不当
某些工业设备或发电机中,轴承有时会意外成为电流回路的一部分,电流从轴通过轴承流向地面。这种情况下,轴承在长时间运行下会逐渐出现电蚀现象。
4.变频驱动电机(VFD)
使用变频驱动器的电机特别容易导致轴承电蚀。变频器会产生高频电压,电压通过电机轴和轴承形成电流,导致电蚀问题在变频电机中尤为常见。
如何杜绝轴承电蚀?为了防止轴承电蚀,应采取以下措施:
1. 改善接地系统确保设备中的电机和轴承系统良好接地,避免漏电流通过轴承。定期检查电气设备的接地系统,确保接地电阻符合标准。
2. 使用绝缘轴承在电蚀高发场合,可以选用绝缘轴承。这类轴承的内圈或外圈经过特殊处理,具备良好的电气绝缘性能,能够有效阻止电流通过轴承。
3. 安装轴接地刷对于电动机驱动的设备,尤其是使用变频器的场合,安装轴接地刷可以有效释放静电,避免电流通过轴承。接地刷通过与电机轴接触,将电流引导至地面,防止电蚀。
4. 变频器滤波器在使用变频电机时,可以安装滤波器或电抗器来降低电机轴上电压,减少通过轴承的电流。滤波器能够消除高频电流对轴承的影响,减少电蚀的风险。
5. 定期检测和维护通过红外热成像或振动分析等手段,定期检测轴承的运行状况。早期发现电蚀迹象并及时维护,可以有效避免设备重大损坏。
电蚀是轴承失效的常见原因之一,其损害不仅影响轴承的寿命,还会严重影响机械设备的运转稳定性。通过理解电蚀的成因,并采取有效的预防措施,如绝缘轴承、良好的接地系统、安装接地刷等,可以大幅减少电蚀现象,延长轴承的使用寿命。在日常维护中,定期检测电气设备的接地状况和轴承的运行状态,对于保障设备的长效稳定运行至关重要。