机械轴承过热的原因(浅析角接触球轴承过热的原因及解决办法)

Posted 2023-05-29

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机械轴承过热的原因(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、不同粘度的润滑脂混用。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数量填充润滑脂。

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。

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