Подшипники электродвигателя: износ и защита от наведённых токов
Типы подшипников электродвигателя
Большинство асинхронных электродвигателей общепромышленного применения используют шариковые подшипники качения — они хорошо переносят как радиальные, так и умеренные осевые нагрузки при относительно высоких скоростях вращения. Для тяжёлых осевых нагрузок или крупных тихоходных машин иногда применяются роликовые подшипники.
Признаки износа подшипников
| Признак | Что означает |
|---|---|
| Гул, свист, скрежет на месте подшипникового узла | Механический износ дорожек качения или тел качения, недостаток смазки |
| Повышенная вибрация двигателя | Люфт из-за износа, разрушение сепаратора подшипника |
| Перегрев корпуса подшипникового щита | Трение из-за недостатка или деградации смазки, либо начавшееся разрушение |
| Запах горелой смазки | Критический перегрев подшипника, требует немедленной остановки |
Наведённые токи подшипников от частотника
Отдельная причина преждевременного износа подшипников, специфичная именно для двигателей под частотным приводом — паразитные наведённые токи через вал, возникающие из-за высокочастотной коммутации ШИМ. Эти токи проходят через смазочный слой подшипника и вызывают точечную эрозию дорожек качения (питтинг), которая со временем приводит к характерному гулу и преждевременному отказу. Решается изолированными подшипниками, заземляющими щётками на валу или дросселями на выходе привода — особенно актуально для мощных двигателей и длинных кабельных трасс.
Разбор реальной ситуации: массовый выход подшипников на группе двигателей под частотниками
Реальный случай на производстве: за полгода вышли из строя подшипники сразу на нескольких (не связанных механически) двигателях, все — под частотным управлением, все — мощностью выше 15-20 кВт. Механические причины (несоосность, дисбаланс) исключены по отдельности проверкой каждого узла.
Виды шариковых подшипников: радиальные, упорные, комбинированные
| Тип | Основная нагрузка | Типичное расположение |
|---|---|---|
| Радиальный шариковый | Радиальная (перпендикулярно оси вала) | Стандартный для большинства асинхронных двигателей |
| Радиально-упорный | Комбинированная радиальная + осевая | Там, где есть значительная осевая нагрузка (вертикальные насосы) |
| Роликовый цилиндрический | Высокая радиальная | Тяжёлые крупные машины, повышенные радиальные нагрузки |
Регламент смазки как фактор, не связанный с наведёнными токами
Помимо электрической причины (наведённые токи от частотника), подшипники выходят из строя и по чисто механическим причинам, связанным с обслуживанием — пересушивание смазки при слишком редком её пополнении, либо, наоборот, избыточное количество смазки при перезаполнении, создающее повышенное внутреннее давление и сопротивление вращению. Регламент планового пополнения смазки (для подшипников с пресс-маслёнками, а не запечатанных "на весь срок службы") должен строго соответствовать рекомендации производителя двигателя по интервалу и количеству, а не произвольному "чем больше смазки, тем лучше" — оба отклонения от нормы сокращают реальный срок службы подшипника.
Разбор реальной ситуации: неверная смазка после ремонта вызвала цепочку отказов
Случай на производстве: после капитального ремонта партии двигателей сторонней организацией через несколько месяцев начались массовые отказы подшипников на этих двигателях. Расследование показало, что при ремонте использовалась смазка, не совместимая по загустителю с остатками заводской смазки в подшипниковых узлах — смешение несовместимых типов смазки на литиевой и комплексной кальциевой основе (пример типичной несовместимости) вызывает химическую реакцию, разрушающую структуру смазки и резко снижающую её защитные свойства.
Виброконтроль как метод раннего обнаружения без остановки оборудования
Для критичных двигателей на непрерывном производстве, где внеплановая остановка обходится дорого, вместо ожидания явных внешних признаков износа (гул, вибрация на ощупь) применяется периодический или постоянный виброконтроль подшипниковых узлов специальными датчиками вибрации. Изменение спектра вибрации на ранней стадии деградации подшипника (задолго до появления слышимого гула) даёт возможность запланировать замену подшипника в удобное плановое окно обслуживания, а не реагировать аварийно на уже разрушающийся узел, рискующий повредить и вал, и обмотку двигателя при полном разрушении.
Как читать маркировку на подшипнике при заказе замены
Маркировка на торце подшипника (обычно выбитая или гравированная серия цифр и букв) содержит всю информацию, нужную для точного заказа замены — тип подшипника, внутренний диаметр, серию по наружному диаметру и ширине, класс точности и тип уплотнения. Ошибка при считывании маркировки (перепутанная цифра, не замеченный дополнительный суффикс, обозначающий особое исполнение) — частая практическая причина заказа не того подшипника, который физически подходит по размеру, но не соответствует по нагрузочной способности или типу уплотнения оригинальной детали.
См. также по теме — сечение кабеля по току.
По смежной теме на сайте — длинный кабель двигателя.