轴承是精密部件，需要适量的清洁润滑，以确保长期、无故障的使用寿命。即使是少量的污染或略微升高的温度也可能导致轴承故障。
在一家大型炼油厂进行的设备可靠性研究得出结论，40%的旋转设备故障（泵、搅拌机等）归因于轴承故障。据进一步估计，48%的轴承故障是由颗粒污染引起的，4%是由于腐蚀（由油中的液体引起）。事实上，轴承油污染占轴承问题的52%和旋转设备故障的21%[1]。如果水、粉尘或其它工艺流体进入轴承，则会出现故障。现代迷宫式轴承保护密封有助于防止这些问题。
图1：当轴旋转时，会打开一个微小的间隙，从而允许轴承箱中的热膨胀。当轴不旋转时，微间隙闭合，形成完美的蒸汽密封（图片和图形由AESSEAL提供）
粉尘污染生产环境中的粉尘是引起轴承故障的主要问题。重尘是由小到50微米的颗粒组成的，这些颗粒可以通过空气传播。由于它们以每秒mm的速度下落，这些颗粒不太可能移动到生产区域之外。肉眼看上去重尘就像飞扬的尘土。
小于50微米的轻尘可能在空气中停留0分钟以上。这种类型的粉尘可以传播到制造现场之外，尽管当它沉积在机械、轴承箱和其它表面上时，通常会被视为一层薄薄的涂层。
这两种类型的粉尘都令人担忧，因为即使是轻尘也会进入轴承。尽管箱体提供了一些保护，但仍然会发生侵入。导致轴承润滑油污染的一个重要因素是发生在所有旋转设备上的“呼吸”过程。
当设备旋转时，轴承箱温度升高，内部的油和空气混合物膨胀迫使空气流出密封。当设备冷却时会出现问题，因为油和空气混合物也会冷却并凝缩，通过密封将充满粉尘的空气从外部大气中吸入轴承箱。随着时间的推移，粉尘会在轴承内部堆积，最终导致润滑油污染、部件磨损和轴承故障。轴承密封必须促进这种呼吸循环，以延长轴承寿命，同时防止粉尘污染。
图2：运行三个月后，空气吹扫使粉尘远离定子与转子的接口
湿度和水分污染空气中的水蒸气或水管冲洗现场产生的水溅，可通过老式迷宫式密封或唇形密封进入轴承箱。也可能通过其它途径进入，如通气孔或广泛使用的非压力平衡恒定油位润滑器或磨损的油环材料。
图：当设备旋转时，轴承箱温度上升，内部的油和空气混合物受热膨胀迫使空气流出密封；当设备冷却时油和空气混合物凝缩，它会从大气中吸入空气
大气中存在的水蒸气也是许多污染问题的原因。即使生产车间的空气看起来很干燥，但始终存在水分。暖空气可以容纳更多的水蒸气，因此机器周围的热空气将具有更高的相对湿度。
当轴承箱开始呼吸时，通常会自动形成一条、甚至多条水蒸气进入轴承的路径。当机器冷却时，这些温暖、含湿的空气（以及空气中的粉尘）被吸入轴承箱。当设备继续冷却并达到露点时，轴承内部会形成微小的水滴。这种水分积聚，导致轴承腐蚀并最终失效。
水分和湿度本身就会导致机械部件内部的损坏，但是当与生产过程中空气中的有害元素相结合时，会对轴承产生更具腐蚀性的组合。
为了降低湿度和湿气污染的风险，轴承箱的温度需要保持在露点以上，以防止形成冷凝水。但是，由于这不切实际，因此降低风险的最佳方法是使用现代迷宫轴承保护。当轴停止旋转时，轴承保护装置可形成完美的蒸汽密封，防止湿气和粉尘的进入。这些迷宫式设计还可以防止其它湿气污染源，例如强力喷水。一些迷宫式密封可以在完全淹没或淹没的环境中运行，为轴承提供完全保护。
过热是轴承故障的另一个常见原因。为防止过热，用户应使轴承在最佳温度下运行，这需要充分但不能过度的润滑。内外圈、滚动体和保持架的变色，从蓝色到棕色不等，都是轴承过热的明确迹象。除非轴承由特殊合金制成，否则超过°C（°F）的温度会使内外圈和滚动体材料退火，导致硬度损失，在极端情况下会导致轴承元件变形。过热的最常见原因是转速过高、散热不足/冷却不足和润滑剂失效。
过热是一个主要问题，因为即使温度略微升高也会导致润滑油或润滑脂降解或渗出，从而降低润滑剂的效率。在更高的温度下，氧化会导致润滑剂的损失和碳的形成，这可能会阻塞轴承。延长润滑剂寿命并确保其保持最佳状态的最有效方法是使用现代迷宫轴承保护器。这些装置已被证明可以防止污染物进入和润滑剂流出。
润滑问题润滑不当约占所有轴承故障的三分之一。润滑剂粘度低、使用时间长或更换次数少、温度过高、润滑类型错误或过度润滑是常见问题。外部污染是润滑剂性能下降的另一个主要原因。
创造最佳润滑条件是过度润滑和润滑不足之间的平衡行为。这两种情况都会造成污染或使用不适合设备的润滑剂。稠度、粘度、抗氧化性和抗磨损特性都在润滑剂选择中需要考虑的。通常，应用将决定所需的润滑量、类型和频率。
延长轴承寿命制造商已开发出更先进的迷宫式轴承保护密封，可防止所有类型的污染。例如，一个在运行中非接触以避免轴磨损的密封，采用了专利的动态提升技术，以防止呼吸问题，这些问题导致52%的轴承故障集中在污染上。这种动态提升技术利用旋转设备的离心力打开一个临时的微小间隙，使轴承箱中的油和空气混合物膨胀，从而使设备得以“呼气”。
当设备停止旋转时，微小间隙立即闭合，形成完美的密封。这可以防止粉尘和湿气被吸入轴承箱，从而防止污染。
图4：轴旋转时，微小间隙会打开，从而允许轴承箱中的热膨胀；当轴停止旋转时，微空气流出隙关闭，形成了完美的蒸气密封
该密封的防护等级达到IP66，与唇形密封相比，即使暴露在高压水射流下，也可以将轴承油的水污染从8%降低到0.%。该系列密封经ATEX认证，可用于爆炸性环境。特殊的设计使其适用于广泛的应用。
它的横截面和密封尺寸也比同类设备更薄，这意味着它可以在不必修改结构的情况下对更多设备进行改装。此外，该设计使其在轴上的位置与唇形密封不同，这意味着可以在无需更换昂贵的已磨损的轴的情况下进行改装。
结论当导致轴承故障的所有问题都得到解决时，轴承应该具有较长、无故障的使用寿命。在这些问题发生之前采取措施解决这些问题，可以显著节约成本。轴承是精密元件，需要持续供应适量清洁的润滑剂，以确保设备寿命长、维护成本低。现代迷宫轴承保护器已被证明可以防止污染物进入以及润滑剂的损失。
参考文献：
[1]Bloch,Heinz;"PumpUsersHandbook:LifeExtension"
作者简介：
ChrisRehmann是Tennessee州AESSEAL公司的业务开发经理。在2年加入AESSEAL之前，他在NotreDame获得了工程学学士并在一家油田工程服务公司担任了15年的各种管理职位。
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