曾群：高性能电动机用滚动轴承结构分析及技术研究

　　高性能电动机用滚动轴承结构分析及技术研究

　　曾群

　　摘 要： 通过搜集国内外轴承结构，对其工作原理进行详细分析，结合国内外轴承结构进行长时间对比试验，分析找出相对较好的一类轴承结构，在其基础上通过改变不同的轴承、轴承内盖、轴承外盖结构、挡油盘与甩油盘结构及间隙大小进行不同试验，最终确定出高效电动机用滚动轴承结构，目的为提高电动机的效率，降低轴承噪声，减少轴承故障率 ，共同提高电动机产品质量。

　　关键词： 电动机;滚动轴承;轴承外盖;轴承套;挡油盘;甩油盘

　　O 引言

　　为提高电动机效率，降低轴承噪声、减少轴承故障率，需对电动机轴承结构设计进行研究。在搜集与轴承结构设计相关的资料中，目前国内外电动机的轴承结构设计的种类较多，各有优缺点，当密封结构设计不合理时，多数轴承结构均采用橡胶密封圈结构，密封圈分布于轴承盖内侧或外侧，密封圈与轴相摩擦或密封圈与轴承盖摩擦，产生多余的热量，且机械损耗也比较大，会影响电动机效率;挡油结构设计不合理时，挡油盘设计成与轴一起旋转，当有油脂接触甩油盘后就很快将其甩出，轴承由于没有得到新润滑脂的补充 ，处于近似干摩状态，使摩擦损耗增加，同时轴承伴有异常响声、温度高等现象，甚至会产生抱轴现象，严重影响产品质量，给企业的生产带来安全隐患,因此对轴承结构设计进行系统的研究有必要。

　　1 轴承结构介绍

　　电动机的滚动轴承结构是由滚动轴承、轴承外盖、轴承内盖、轴承套、挡油装置、密封装置等组成。因轴承噪声主要是圆柱滚子轴承噪声大，深沟球轴承相对噪声小，本文主要以研究圆柱滚子轴承为主，为系统研究电动机滚动轴承结构，相应搜集了部分国内外电动机的典型轴承装配结构。

　　从图 1 上可以看出该轴承结构是由外置式密封圈、轴承外盖、安装在轴上的甩油盘、轴承、带有挡油环的轴承套、内盖及轴用挡圈共同组成。工作原理是通过 安装在外盖上的 V 型密封圈阻挡外部的液体和灰尘;轴承润滑脂是通过轴承外盖及轴承套导孔进入轴承内盖中，被滚动轴承攫取并分配到轴承中，所产生的润滑脂树状残渣被挤压到挡油环与轴承空隙处，当过量的油脂将挡油环空隙添满后，油脂就立即与安装在轴上的甩油盘接触并被排到外面，并通过轴承外盖下侧的挡油盒处排出。

　　从图2上可以看出该轴承结构是由带有挡油环的轴承外盖、安装在轴上的甩油盘、轴承、轴承套、内盖及轴用挡圈共同组成。工作原理是通过安装在轴上的甩油盘与轴承外盖的曲路结构共同完成阻挡任务的，轴承润滑脂是通过轴承外盖及轴承套导孔进入轴承内盖中，被滚动轴承攫取并分配到轴承 中，产生的树状残渣被挤压到轴承外盖上挡油环与轴承空隙处，当过量的油脂将挡油环空隙添满后 ，油脂就立即与安装在轴上的甩油盘接触 ，通过甩油盘后被排到外面，通过轴承外2 2盖下侧的挡油盒处排出。

　　2 轴承结构试验

　　方案一 ： 将原来挡油环改为挡油环和甩油环组成 ，甩油环和挡油环之间采用径向配合 ，配合间隙在轴承圆柱滚子中间位置 ，单边间隙为 1m m ，试验轴承采用进口NU222/C3轴承，钢保持架，电机运行30分钟后，轴承出现异响，注入润滑脂后，轴承响声瞬间消失，间隔20分钟左右，轴承响声还会出现。 此结构的优点是挡油环可以存储一定的润滑脂 ，有利于轴承外圈与滚子之间的润滑;缺点是大量的润滑脂会通过甩油环甩到外盖中，不利于轴承整体润滑。

　　方案二 ：将挡油环改为挡油环和 甩油环组成，甩油环和挡油环轴向配合，轴向间隙为2.5r a m ，径向交叉配合 ，挡油环内径在轴承圆柱滚子中间位置，试 验采用 N U222/C3轴承，钢保持架 ，电机运行2 小时后 ，轴承 出现异 响，注入 SK F润滑脂后，轴承 响声瞬间消失，间隔 2 小时左右，轴承响声还会出现，此结构的优点是挡油环可以存储一定的润滑脂，有利于轴承外圈与滚子的润滑;缺点是少量润滑脂会通过甩油环甩到外盖中，不利于轴承整体润滑 。

　　方案五 ：在 方 案 四 的基 础 上 ，将 轴 承 改 为N U222M / C3 轴承 ，即保持架材料改 为黄铜 ，注入长城 3 号锂基润滑脂 ，当采用某一进 口品牌轴承时 ，完全可以达到静音运行 ;更为另一进 口品牌轴承和国产轴承时 ，轴承 1 小时后有响声 ，响声相对平稳 ，轴承运行温度较低。通过 以上的试验与分析 ，可 以确定造成轴承异响的原因有三个 ：电机挡油环设计不合理，原挡油环起不到挡油作用 ;(2 ) 轴承保持架不能采用钢保持架及尼龙保持架。 这两种圆柱滚子轴承两侧挡边较小 ，轴承正常运行时 ，滚子会将润滑脂从轴承内部挤压出去;而黄铜保持架圆柱滚子轴承 ，两侧挡边较大 ，内部还存在沟槽 ，可将润滑脂保存在轴承内部，有利于轴承润滑。(3 ) 轴承自身结构设计或质量上有问题。

　　3 轴承结构调整设计

　　为了提高电动机效率、降低轴承噪声、减少轴承故障率，依据上述试验，确定了实用的新型轴承结构 。工作原理 ：当润滑脂通过轴承外盖及轴承套导孔进人轴承内盖 中，被滚动轴 承攫取并分配到轴承中，运转一段时 间后所耗费润滑脂的树 状残渣被挤压到挡油盘处 ，过量的油脂将挡油盘空隙添满后 ，油脂就立即与油量调节装置的圆盘接触被排到外面 ，并通过轴承外盖下侧的挡油盒处排出;轴承防护是通过油量调节装置与轴承外盖通过曲路配合实现的 ，电机在运行过程中外部有水及灰尘接触到轴时 ，水和灰尘大部分会被甩掉 ，可能有少量的水和灰尘 ，即使进入轴承内盖内部 ，也会被油量调节装置挡坐住或排出，水可以通过轴承外盖端面上的孔排出。

　　4 结论

　　新轴承结构的成功研究和试制，不仅实现了防护等级提高、润滑良好、零部件设计制造容易、安装操作方便等优点，还为提高电机效率和可靠性、降低电动机噪声奠定了基础。该结构完全可以用于指导生产，为急于解决电机轴承异响而困扰的用户提供有价值的参考依据。