电机轴承问题终结者！！！——请提问

g005686

关于算命的说法，指的是试图用寿命计算的方式来说轴承将要正常运行的时间长度。
在我看来，轴承的寿命计算的实际指导意义是为了避免轴承的选型不当。（比如选型过小，将表现为寿命过短；选型过大，会表现为计算寿命过长。这种现象在国内普遍存在，经常有人认为大选，会有更多的余量，更安全，其实不尽然）。

这里提醒大家的是，轴承寿命计算的同时，还要进行最小负荷的校核，避免寿命合格，但是短命运行。

寿命计算，个也仅仅是选型的标准之一，你不得不考虑相同寿命计算结果下，对轴承类型，安装方式等等方面的因素。

上面说的很粗略，但是我依然坚持，不可以用寿命计算做为算命方法。

因为你的话题引出了具有实际意义的内容我才回复，我希望我们是讨论，而不是互相挑错或者争执，那样就没有意思了。如果再有类似发言，我将不再回复！

“对非专业人士说话可以通俗，但是不可以不严谨”讲得好！确实如此，那你说的“轴承寿命计算绝不等于算命” ...
zengxiaodong 发表于 2010-1-15 13:15

                               
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zengxiaodong

“再一次强调，轴承寿命计算对于电机选型的实际指导意义绝不在于预测寿命，而在于选型时候对轴承尺寸大小的考量。”

实在想象不出这样的话会出自SKF工程师之口，简直就是不知所云，既然不能预测那么考量尺寸大小的意义何在呢？难道仅仅是为了要装进去的几何尺寸配合？

我也很高兴认识你！希望大家进一步交流。^^

g005686

看我上面的发言你就知道这句话背后的意义了。
我不是SKF的工程师，抱歉！
不过为身为电机专业出身的人，我为电机做的轴承选型，比设计的电机多了成千倍，这个信心我还是有的。

“再一次强调，轴承寿命计算对于电机选型的实际指导意义绝不在于预测寿命，而在于选型时候对轴承尺寸大小的 ...
zengxiaodong 发表于 2010-1-15 13:31

                               
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g005686

很遗憾，你的观点和很多刚刚搞轴承的人的观点是一致的。
我在日常的培训中正在逐步纠正这种观点。
恕我妄言，你在经历一些工程实际之后，就会对这样的认识有不同的理解了。你现在的观点是我五年前的观点。

“再一次强调，轴承寿命计算对于电机选型的实际指导意义绝不在于预测寿命，而在于选型时候对轴承尺寸大小的 ...
zengxiaodong 发表于 2010-1-15 13:31

                               
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g005686

还有一点，我说的话，你误解了。我说的轴承尺寸的考量，其实是选择轴承的大小。说根本就是负荷能力。

再实质一点说，就是校核轴承再给定的负荷下是否可以满足运行要求，是不是负荷过大，或者过小（对于过小，最好的方法是最小负荷计算，但是从寿命计算也可以做大概估量）。

你误解成对外界尺寸的适应了。

“再一次强调，轴承寿命计算对于电机选型的实际指导意义绝不在于预测寿命，而在于选型时候对轴承尺寸大小的 ...
zengxiaodong 发表于 2010-1-15 13:31

                               
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g005686

其他的朋友们，很抱歉我们的讨论占用了你们的阅读时间，但是对寿命计算的认识，确实是一个重要的话题！尤其对于电机前期设计的人员，国内普遍存在的类比选型，或者直接挪用的方法都比较粗糙。须知，不同的电机有不同的负荷，对轴承的要求也不一样。而轴承的选型，包括负荷能力（寿命计算，最小负荷计算），轴承布置方式设计，轴承类型选择，轴承润滑设计，轴承后续安装维护的工艺设计等等诸多因素。万不可只考虑其中某一个地方，而忽略的其他方面。
恳请大家多多注意！

zengxiaodong

轴承寿命计算，某种程度上就是算命，否则就不要进行什么计算了！

计算的结果如何理解呢：

第一、要有可靠性的概念，假设运行工况与计算工况完全一样，也千万不要以为计算寿命达到10000小时，轴承就能运行10000小时，也许有某一个轴承刚运行就坏了！但是，从总体来说或者从统计的角度来说，应该有90％以上的轴承能达到上述寿命；

第二、确定的单一工况在实际中很少碰到，对于多工况下也有相应的疲劳累积损伤理论及计算方法。同样的，这些计算方法均是工程实际结合试验结果在理论上的一种精炼和近似，有的准确性高有的准确性低，但无论如何，由于现实世界的复杂性，得到公认的计算方法一定是有其合理性和准确性的；

第三、经典的L_P理论并非如楼主所说不考虑润滑，而恰恰是要求润滑正常以作为其计算的前提条件。当然还包括了很多的其他先决条件，例如公差配合、安装舒坦（有一个网友提到）、温度、装配损伤、预紧情况等等，这些均应无明显的不当，在此条件下才能确定性地谈论L－P理论的计算结果；

第四、换句话说，如果一切条件均无不当，则寿命计算的结果会是很准确地符合实际情况的！也可以这样理解，工程实际中轴承的寿命没有达到计算寿命（在统计意义上），一定是某些条件出现偏差的结果，包括实际负荷的偏差，尤其是公差配合、装配损伤、润滑情况3方面的问题。

第五、上面我们分析的电厂风机电机就是如此，上海电机厂设计的轴承一定是经过寿命计算的，而且可以肯定其设计寿命不会仅有5000小时，但是实际使用的结果呢普遍只有5000小时，这当中一定是有原因的，也就是运转条件一定与实验室有了很大的偏离，这点是可以确定无疑的。那么什么条件出现了重大偏离呢？我认为最大的可能性就是润滑情况。

第六、圆柱滚子轴承的承载能力远高于深沟球轴承，这是在其他条件相同的情况下才能比较得出的结果。如果一个无润滑的圆柱滚子轴承与良好润滑的深沟球轴承相比，则未必如此！由于圆柱滚子轴承没有自身带密封和润滑，也就要求要有外部配套的“轴承室”来完成润滑和密封的功能，而这一润滑条件是难以达到理想情况的，提问者已经说得很清楚，2～3周加注一次润滑脂，3号锂基带二硫化钼润滑脂，敞开式结构...我就是从这一描述中得出的一些判断；

第七、实际上轴承对于润滑的要求是很高的，一句话，能多干净就要多干净，而且油的粘度也要符合要求，否则将无法形成足够厚度的油膜。这一点恰恰是非专业人员最容易忽略的地方，打个比方，中国人的液压产品往往寿命和性能远不及进口产品，深刻研讨下去设计、加工、装配等似乎均无明显的差距，而恰恰是润滑油的清洁度这样的细节问题差距最大，一般人并未意识到清洁度的影响会相差100倍还要多！应该说，设计、加工、装配等倒反而没有相差100倍，甚至2倍都不得了。

g005686

你对计算结果的理解是对的，同时补充：
- 轴承的安装、拆卸
- 再润滑设计
- 运输和实验
- 轴承配置与结构布置

篇幅所限，不做展开。专门的具体论述，目前国内没有专门论述。（国内目前的相关书籍多数都是对型录和手册的摘抄和整理，没有一部专门阐述的书。）

上面描述的是对计算结果的理解。但是希望工程师们注意，计算的目的。

在结构设计过程中，外界尺寸限制已经有了（比如轴径已经由所需要传递的扭矩规定出来了。。。），选择轴承的时候，是根据这些尺寸限制，选择一个能够承载所需工况下的轴向径向负荷的轴承。这样，你需要计算的首先是寿命，如上所述，太大太小都不好，然后是最小负荷，然后是润滑计算等等。

通常计算所给出的寿命要求，是反过来用于校核所选元件是否满足在这样的负荷下运行一种指标。

从这个意义上，我还是只能坚持之前的看法。

关于上海电机厂的电机轴承，由于点名，因此我不能评价具体设计指标。实际上我知道他们的具体计算和校核。我还是建议有兴趣的自己校核一下。

关于润滑，话题很多，大概写一下也要五六千字，还是有问题的提出来再解答吧。

轴承寿命计算，某种程度上就是算命，否则就不要进行什么计算了！

计算的结果如何理解呢：

第一、要有 ...
zengxiaodong 发表于 2010-1-15 14:39

                               
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g005686

我对开式轴承的设计是认可的。做到相对的润滑洁净度，对电机厂是完全可以做到的。
西门子和ABB的厂家电机我也做过相应的检查，他们对洁净度的要求是很高的。而他们选择的轴承对于中大型电机而言，同样是开式轴承，没有什么问题。

毋庸置疑，轴承运行对洁净度的要求非常严格，但是如果严格到用户已经不能达到要求的程度，那么我认为这就是一个失败的产品。传统轴承上百十年的使用历史，充分说明了这种设计是成功的。

关于密封件的设计和选型也是一个非常有意思的话题。如果使用橡胶密封，密封唇口压力过大，可以提高密封效果，但是同时造成过热；如果过小，倒是不会发热了，但是会降低密封效果。

对于电机密封方式，不仅仅使用橡胶密封方式，可以有油毡密封，迷宫密封，骨架密封，甚至复杂的机械式密封（一体设计不需要电机厂重新设计）等等。

密封件自身有其温度范围，依据材料不同有所不同。通常使用的丁晴橡胶密封温度范围大约是零下三十度到零上一百二十度左右。超过范围，会导致密封件的加速老化。

g005686

呵呵，小的顺便说一句大话，国内主流电机厂百分之八十以上小弟都曾经拜访过，诸位说不定就有认识我的。因此我大略知道一点国内各大主流电机厂的轴承部分的设计选型。不信你们提提自己长的名字，我应该可以告诉你总工是谁。哈哈！

g005686

要不成立一个中国电机行业总工程师协会吧！哈哈！

g005686

不吹牛了，大家回到正题，说电机，说轴承吧！哈哈！

zengxiaodong

关于电机轴承问题，肯定很容易引起大家的兴趣，当然我们的目标就是“无忧运转”！而要达到这一目标显然还有很多的工作要做。一个一个案例进行分析当然是一种可行的方法，但这毕竟是一种穷举法而效率很低，相信多数人看了再多的案例分析仍然无法理出个所以然来，原因何在呢？那就是缺乏基本的理论指导！

我从事过各种机电产品的轴承诊断和故障分析，也给很多企业从源头上提出过很多的解决方案，小到公差配合的选择、安装工艺的制定，润滑及再润滑的改型设计，定量加脂工具的推广，大到超净车间的配置和审查，包括定期显微镜颗粒物的检查措施及设备配置等等。

我的经验是，如果出现了轴承问题，首先让咨询方提出他们自己的评估看法，包括那些方面做得比较好，那些方面做得比较差。然后，我就下结论：“你们自认为做得比较好的地方，恰恰是问题之所在！”这当然是一个上不了台面的个人经验，但我可以负责任地告诉大家，这一个人经验却屡试不爽！其实，轴承问题没有那么神秘，最怕的就是“认真”两字，试想如果关于轴承的每一个条件均达到了实验室的标准，你想让轴承“有忧”运转是不是也难上难呢？

就拿润滑问题来说吧，前面我们已经介绍了L－P理论是建立在润滑正常的基础上的，但是什么叫做润滑正常？在L－P理论建立的年代（1940年代）实际上并不清楚，也不可能清楚因为这是基础理论研究本身的局限。最早的轴承是滑动轴承，有静压轴承和动压轴承之分，所谓动压轴承就是靠轴运转带动油在锲形空间内形成油压支撑轴系运转。描述这一流体动力学问题的方程叫做“雷诺方程”，现在大学机械系本科生的教材中，雷诺方程是必修的内容。雷诺方程假定边界条件是刚性壁，这当然是一种近似处理，因为后来的理论及实验证明，刚性壁假定并不完全符合实际，进一步发展出来的一门学科就叫“弹性流体动力学”实际上就是考虑了边界的弹性变形的“雷诺方程”，这也是现在所谓的“摩擦学”的最主要内容之一。

根据弹性流动力润滑的理论，可以推导出油膜的厚度，这一厚度最终得到了不断发展出来的的精密测试技术和设备的验证，而且是基于各种不同物理原理进行测试的结果，当然也就确认了数学模型的准确无误。那么油膜的厚度是多少呢？大家应该作为一个常识记住：大约是0.1微米数量级！很显然大于油膜厚度的异物尤其是硬韧的异物将会严重地破坏润滑的状态，也就显著缩短轴承以及液压系统的寿命！大家可以想见，谁的润滑介质过滤精度达到了0.1微米的数量级呢？

当然，油膜的厚度与润滑油的粘度直接相关，而粘度与温度是成指数（或者对数）的关系，另外一个影响油膜厚度的参数是轴承的旋转线速度（跟轴承尺寸和转速对应）。简单来说，就是轴承越大，转速越高，粘度越大，温度越低，则油膜厚度越厚。所谓低速重载轴承，往往意味着油膜厚度不够，要使用含有极压添加剂的润滑油脂！

这里面必须着重指出，对于润滑脂，粘度指的是其中基础油的粘度！大多数人对于润滑脂的作用原理不清楚，包括很多所谓的轴承专业人员和润滑脂专业人员，因此才会出现锂基脂国家标准毫不涉及基础油粘度的怪现象。实际上打个简单的比方大家就清楚了，基础油就是钢球（滚珠），稠化剂就是保持架，润滑脂就是钢球加保持架。你想想选择时是该关注钢球还是保持架呢？虽然钢保持架、铜保持架、塑料保持架肯定有很多不一样，但他们最根本的却是如何更好地协助钢球而起润滑作用！

圣力

回复 113# zengxiaodong
二位谈了那么多理论，我倒是觉得很多电机轴承的问题是出在品质上，根据我的经验，凡是机床，电机的轴承坏了，我全部都换成进口的或日本合资品牌的轴承，其后就啥事都没有了。
我一贯认为市场上买到的国产轴承，包括HWL的一半以上是垃圾，送给我我都不想要，你用手一盘就感觉打顿，而外资品牌的轴承盘上去什么感觉都没有！
二位最好谈谈钢球的精度对噪音，寿命的影响吧！

zengxiaodong

圣力的观点有不妥之处，我搞了这么长时间的轴承，虽然整体来说进口轴承显著要超过国产轴承，但是我的工作却有一半是将进口轴承改用为国产轴承，这当然是由于成本的缘故！如果我上来就教人家用进口轴承，那我始终觉得自己的技术水平是否太低了呢？因此，我基本上是以用国产轴承解决问题作为一条高要求来约束自己！

既然圣力对于轴承感兴趣，我就接着谈L－P理论被确认后，人们对于钢材的改进历史吧！


表1
冶炼技术        氧含量        寿命
普通电炉        30ppm        100％
真空脱气        15ppm        300％～500％
电渣重熔        10ppm        500％～600％
真空冶炼        6ppm        800％～1500％
多次精炼        3ppm        3000％




如何减少钢材中的缺陷呢？试验表明钢材中的非金属夹杂物尤其是氧含量对寿命影响很大（见表1），要解决这一问题，冶炼技术首当其冲，以日本为例，在20世纪60年代引进真空脱气设备，70年代对引进的技术加以改进，80年代一直致力于开发所谓的长寿命、超长寿命轴承钢，如NSK开发的Z钢就是其最新的成果之一。该钢是在大量的试验基础上通过改进炼钢设备及冶炼条件而开发出的成本不高的优质钢种，其钛含量＜0.004%，氧含量＜9ppm，硫含量＜0.0008%（为降低轴承噪声）。与一般的真空脱气钢相比，其轴承寿命提高了一倍。在此基础上，对电炉底吹法、LF排渣结构、脱氧方法、LF和RH中的温控和搅拌进行改进，确立了一套山阳新炼钢方法SNRP（SANYO New Refining Process），使钢的氧含量控制在5ppm左右，且使用一套全新的夹杂物评定方法（NSK—ISD2法），控制夹杂物的尺寸、形态和分布，使夹杂物分散均匀的同时，消除大型夹杂物，开发了超长寿命高可靠性轴承用钢简称EP钢（Extremely Purified Steel），其寿命为Z钢的5倍，为一般真空脱气钢10倍，寿命达到普通电炉钢的30倍以上。
当然，除了降低轴承钢的含氧量，改变钢材化学成分，提高热处理质量等也能大幅度改善材料的状态，自然也能大幅度提高轴承寿命，上述的这些事实均清楚地表明了经典的L－P理论的正确性。
我国轴承钢材质量处于落后的状态，直到GB／T18524－2002的颁布才规定轴承钢的含氧量应小于15ppm，也就是全面进入真空脱气轴承钢的时代。因此，广大机械设计人员使用的《机械设计手册》《轴承产品样本》等工具书只要不是最近几年出版的，其中的轴承额定动负荷数据几乎都是基于普通电炉钢的，当然也就要明显小于国外的轴承样本中的数据。

zengxiaodong

回复 98# g005686

重大消息，请大家千万不要错过！！！！！！！！！！



作　　者： （美）哈里斯　等著，罗继伟　等译
出 版 社： 机械工业出版社
出版时间： 2010-1-1
字　　数： 546000
版　　次： 1
页　　数： 336
印刷时间： 2010-1-1
开　　本： 16开
印　　次： 1
纸　　张： 胶版纸
I S B N ： 9787111279822
包　　装： 平装
所属分类： 图书 >> 工业技术 >> 机械 仪表工业 >> 机械零件及传动装置
定价：￥79.00 当当价：￥63.70 折扣：81折 节省：￥15.30 钻石vip价：￥60.60

pcshang

好厉害啊
我有一个问题，请教一下。我们厂有一立式凝结水泵，从投运开始到现在泵已经化瓦5次了，泵也换过轴瓦，泵体也送回厂家检修过了，还是不行，后来只能怀疑到电机上了，领导要我们换电机轴承，请问电机轴承有问题吗？（电机是湘潭电机厂的，1100kW，立式，滚动轴承。电机空载试验良好，轴承温度也不高，无异常声音）

g005686

对不起兄弟，我知道理论重要，可是这里要的不是理论课堂！如果想建立理论，请重新开贴！
包括我见过SKF的一些工程师，最可怕的就是讲理论的，理论不是讲的，是用的。这里都是电机工程师，如果他们都专业搞轴承了，那就是不无正业。我们的工作是用我们的轴承知识，帮助他们，而不是教他们改行干轴承！

下面请别的兄弟提问，你可以帮忙回答，但是请不要大谈理论！想拼理论，有机会你开帖子咱来单挑，别耽误其他兄弟的时间，人家着急的是解决轴承问题，不是学轴承的！

回复  g005686

重大消息，请大家千万不要错过！！！！！！！！！！



作　　者： （美）哈里斯　等 ...
zengxiaodong 发表于 2010-1-17 16:29

                               
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g005686

顺便大话一下，SKF 搞“无忧运转”的人中，只有一位姓王的实际经验丰富，其他的人都基本是垃圾！要么懂理论不会动手，要么连理论都不会！不是藐视他们需要学习的！（有恨铁不成钢之意！）

关于电机轴承问题，肯定很容易引起大家的兴趣，当然我们的目标就是“无忧运转”！而要达到这一目标显然还有 ...
zengxiaodong 发表于 2010-1-16 19:01

                               
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g005686

终于回到回答问题的轨道上来了，前一段由于过度投入理论讨论，耽误了大家的时间，抱歉。
关于你的问题，国内生产的轴承如果和进口轴承相比较，主要的不同（在我看来）有如下几点：
第一，轴承钢材质的水平不同。进口轴承的轴承钢材质要求非常高，包括纯净度，含氧量等等，国内最好的轴承钢有时候也很难满足需求。因此很多国际大品牌在国内采购的轴承钢多数是小轴承（深沟球），而对于重负荷的很少。前面关于寿命的讨论中提及了，钢材质的纯净度（含氧量，硬度。。。）等指标直接影响疲劳寿命。这一点也是国际大品牌轴承的核心竞争力。
第二，加工尺寸精度。再前些年，确实国内轴承的尺寸加工精度落后于进口轴承。但是近两年，国内机加工的水平日益提高，国产轴承已经逼得NSK不得不提高标准轴承的的精度了。这一点对于噪声影响很大，但是对于寿命的影响就没有那么显著了。
第三，设计差别，某种情况下国外的轴承设计确实于国内不同。这些不同对于不同类型的轴承差异点也各有不同，不一一列举了。
第四，服务水平。个人认为，这是国内轴承最差的一点。很多国内轴承的厂家拥有轴承设计人才，但是搞轴承应用的少之又少。举个例子，SKF的轴承应用服务就拥有不同行业的专门团队。做钢铁的轴承应用的多数来自钢厂，做风机的来自风机厂，到了SKF从头学习轴承，再加上过去的只是一起为客户提供服务。这个水平上，国内首屈一指。另外，FAG的技术服务水平也在迅速成长。他们在华东成立了技术中心，其中一位姓罗的老先生，小生甘拜下风。（某种意义上，那曾经是我的一日师）。

作为闲谈，告诉诸位SKF的应用国宝姓杨，FAG的姓罗。这两家公司出了能和这两位技术力量匹敌的，不超过一个巴掌人数。至于其他的么。。。不好意思，不敢苟同了。

你的后一个问题，关于轴承钢球的精度，这个精度其实世界上最好的是在日本生产的，基本上所有的大品牌都从日本买。其精度差已经不是很巨大了。球的精度确实影响噪声，但是滚道的形貌及设计才是影响更大的（当然比这个还大的就是应用，包括外界尺寸，润滑等等）。在钢球上，其实已经趋近于各个品牌的同质化了，因此用于很难感受到由于钢球带来的不同。倒是其他方面天壤之别。

回复  zengxiaodong
二位谈了那么多理论，我倒是觉得很多电机轴承的问题是出在品质上，根据我的经验，凡是 ...
圣力 发表于 2010-1-16 19:51

                               
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