由于轴承外套的线膨胀系数比承担轴承室的铸铁件(端盖或轴承套)的大,加之运行时轴承外套处的温度也比较高,即使是在室温下轴承外套可以在轴承室中蠕动一点,在热态下也难蠕动。这就很难消化因转子热膨胀加在该处的力,滚珠在承受这样一个额外的轴向力的作用下导致轴承很快损坏。北京某厂拆检选用两个球轴承的电机时,发现损伤部位如图7所示,这显然是受到额外的轴向力使轴承受到挤压所致。
图7 轴承因转子热膨胀承受轴向力而损坏的示意图
转轴在热膨胀时的伸长量Δl按下式计算Δl=0.0000117(t2-t1)l
式中,t2—热态时转轴温度;t1—电机装配时环境温度;l—轴承距。
以200kW左右的2极电机为例,通常t2≈90℃,t1≈20℃,l≈1000mm,代入上式后得Δl=0.819mm。若选用两个6320轴承,其轴向游隙S按下式计算
S=0.2*(gH*dw)^0.5
式中,gH=0.02~0.046mm,为基本组的径向游隙;dw=38mm,为钢球直径。
代入上式后,得到最大的轴向游隙Smax
Smax =0.2*(0.046*38)^0.5=0.264(mm)。
两个轴承的最大游隙之和0.528mm仍小于Δl。即便是选用最大游隙的第4辅助组的轴承,代入gHmax值后算得的Smax=0.394mm,两个轴承的最大轴向游隙之和0.788,仍然小于Δl=0.819mm。而此时代入gH值后的S值分别为原始径向、轴向游隙,装到电机上形成的装配游隙要小于此值,工作时因发热而形成的工作游隙就更小了。这就意味着当轴承外套不能在轴承室中蠕动时,轴承势必要因滚珠受到挤压而加速损坏。
在高压4极电机上实测:当将轴承公差由-0.005修理到+0.04时,轴承温度降低8℃。若选用一个球轴承、一个柱轴承,则可避免上述故障。