現(xiàn)代迷宮式軸承保護(hù)密封，可以緩解哪些軸承失效因素

軸承是精密部件，需要適量的清潔潤(rùn)滑，以確保長(zhǎng)期、無(wú)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(dǎo)致軸承故障。

在一家大型煉油廠進(jìn)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(jī)等）歸因于軸承故障。事實(shí)上，軸承油污染占軸承問(wèn)題的52%和旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障的21%。如果水、粉塵或其他工藝流體進(jìn)入軸承，則會(huì)出現(xiàn)故障。現(xiàn)代迷宮式軸承保護(hù)密封有助于防止這些問(wèn)題。

1、顆粒污染

生產(chǎn)環(huán)境中的粉塵是引起軸承故障的主要問(wèn)題之一。

比較重的粉塵是由小到50微米的顆粒組成的。它們以每秒200 mm的速度下落，這些顆粒不太可能移動(dòng)到生產(chǎn)區(qū)域之外。肉眼看上去重塵就像飛揚(yáng)的塵土。

小于50微米的粉塵可能在空氣中停留30分鐘以上。這種粉塵可以傳播到很遠(yuǎn)的距離，當(dāng)它沉積在機(jī)械、軸承箱和其他表面上時(shí)，通常會(huì)被視為一層薄薄的涂層。

這兩種類型的粉塵都令人擔(dān)憂，因?yàn)榧词故禽p塵也會(huì)進(jìn)入軸承。盡管箱體提供了一些保護(hù)，但仍然會(huì)發(fā)生侵入。導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑油污染的一個(gè)重要因素是發(fā)生在所有旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的“呼吸”過(guò)程。

當(dāng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dāng)設(shè)備冷卻時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)橛秃涂諝饣旌衔镆矔?huì)冷卻并凝縮，通過(guò)密封將充滿粉塵的空氣從外部大氣中吸入軸承箱。隨著時(shí)間的推移，粉塵會(huì)在軸承內(nèi)部堆積，Z終導(dǎo)致潤(rùn)滑油污染、部件磨損和軸承故障。軸承密封必須促進(jìn)這種呼吸循環(huán)，以延長(zhǎng)軸承壽命，同時(shí)防止粉塵污染。

圖1 軸承箱的呼吸循環(huán)

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

2、濕氣污染

當(dāng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dāng)設(shè)備冷卻時(shí)油和空氣混合物凝縮，它會(huì)從大氣中吸入空氣。

即使生產(chǎn)車間的空氣看起來(lái)很干燥，但卻始終存在水分。暖空氣可以容納更多的水蒸氣，因?yàn)闄C(jī)器周圍的熱空氣將具有更高的相對(duì)濕度。

當(dāng)軸承箱開始呼吸時(shí)，通常會(huì)自動(dòng)形成一條、甚至多條水蒸汽進(jìn)入軸承的路徑。當(dāng)機(jī)器冷卻時(shí)，含水分的空氣（以及空氣中的粉塵）被吸入軸承箱。當(dāng)設(shè)備繼續(xù)冷卻并達(dá)到露點(diǎn)時(shí)，軸承內(nèi)部會(huì)形成微小的水滴。這種水分積聚，導(dǎo)致軸承腐蝕并Z終失效。

水分本身就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械部件內(nèi)部的損壞，但是當(dāng)與生產(chǎn)過(guò)程中空氣中的有害元素相結(jié)合時(shí)，會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生更具腐蝕性的后果。

為了降低濕度和濕氣污染的風(fēng)險(xiǎn)，軸承箱的溫度需要保持在露點(diǎn)以上，以防止形成冷凝水。但是，這不并不契合實(shí)際，因此降低風(fēng)險(xiǎn)的Z佳方法是使用現(xiàn)代迷宮軸承保護(hù)（和增加干燥呼吸器）。當(dāng)軸停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承保護(hù)裝置可形成完美的蒸汽密封，防止?jié)駳夂头蹓m的進(jìn)入。這些迷宮式設(shè)計(jì)還可以防止其它濕氣污染源，例如高壓噴水。

圖2 干燥呼吸器在軸承箱上的應(yīng)用

3、熱量污染

過(guò)熱是軸承故障的另一個(gè)常見原因。為防止過(guò)熱，用戶應(yīng)使軸承在Z佳溫度下運(yùn)行，這需要充分但不能過(guò)度的潤(rùn)滑。內(nèi)外圈、滾動(dòng)體和保持架的變色，從藍(lán)色到棕色不等，都是軸承過(guò)熱的明確跡象。除非軸承由特殊合金制成，否則超過(guò) 200 °C 的溫度會(huì)使內(nèi)外圈和滾動(dòng)體材料退火，導(dǎo)致硬度損失，在極端情況下會(huì)導(dǎo)致軸承變形。

過(guò)熱的Z常見原因是轉(zhuǎn)速過(guò)高、散熱不足/冷卻不足和潤(rùn)滑劑失效。

過(guò)熱是一個(gè)主要問(wèn)題，因?yàn)榧词箿囟嚷晕⑸咭矔?huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂降解或滲出，從而降低潤(rùn)滑劑的效率。在更高的溫度下，氧化會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑劑的損失和積碳的形成，這可能會(huì)阻塞軸承。

4、如何避免以上問(wèn)題，延長(zhǎng)軸承壽命

制造商已開發(fā)出更先進(jìn)的迷宮式軸承保護(hù)密封，可防止所有類型的污染。例如，一個(gè)在運(yùn)行中非接觸以避免軸磨損的密封，采用了專利的動(dòng)態(tài)提升技術(shù)，以防止呼吸問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致52 %的軸承故障集中在污染上。這種動(dòng)態(tài)提升技術(shù)利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備的離心力打開一個(gè)臨時(shí)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(dāng)設(shè)備停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，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3 迷宮軸承保護(hù)器的呼吸保護(hù)原理

該密封的防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到IP66，與唇封相比，即使暴露在高壓水流下，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(rèn)證，可用于爆炸性環(huán)境。特殊的設(shè)計(jì)使其適用于廣泛的應(yīng)用。

（來(lái)源：機(jī)泵與軸承）