机车牵引电动机用陶瓷轴承
陶瓷轴承的优缺点
陶瓷轴承的优点：
1、承载能力高
陶瓷轴承的的材料硬度非常高可以达到轴承钢的2倍，弹性模量是轴承钢的1.5倍，因此陶瓷轴承的承载能力也就大大高于轴承钢所制轴承了。
2、耐热性好
陶瓷轴承所用的陶瓷材料在高温下强度不会有太大的改变，即使在工作我难度达到800oC仍然可以保持有很高的强度和工作性能，陌贝网为您提供更多轴承知识，同时陶瓷材料的热膨胀率仅为轴承钢的22%，因此高温环境下工作尺寸稳定性会很好。
3、极限转速高
陶瓷轴承的正常工作转速可以达到同型号轴承钢轴承的1.3倍以上，而且不会因为转速高引起的高温变形和改变其结构组织。
4、运转时摩擦升温小
陶瓷轴承在18000r/min的转速下工作时的温度升值是同型号普通轴承温升的60%.
5、摩擦损失小
同型号的普通轴承，陶瓷轴承的材料质量比较小，在运转时所受的离心力和陀螺力矩小，自旋滑动小，因此摩擦损失明显比轴承钢轴承小。
6、耐久性高
陶瓷轴承材料硬度很高、耐磨性极好，陶瓷轴承的工作寿命一般
是普通轴承钢轴承的2倍以上。
7、耐腐浊性好
陶瓷轴承所用材料可以抵抗盐酸、硫酸、硝酸、烧碱等各种有机酸和无机酸以及烧溶金属的腐蚀，但在氧化氢和熔融铁中，其腐蚀性能较差，使用中一定要注意。
陶瓷轴承是机械设备中必不可缺少的一种基础件，因为它的耐热性、承载力高等优良性能是金属轴承无法比拟的，可以说它在新材料世界一马当先。
近十多年来，在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。
铁路机车牵引电机轴承润滑脂
铁路机车牵引电机轴承润滑脂
铁路机车牵引电机轴承润滑脂是一种专门用于铁路机车牵引电机轴承润滑的润滑剂。
它在保障机车正常运行和延长轴承寿命方面起着关键作用。
这种润滑脂通常具有良好的润滑性能，能够减少轴承的摩擦和磨损，降低能量损耗，提高机车的运行效率。
它还具备较高的黏度指数，可在温度变化较大的环境下保持稳定的润滑效果。
同时，铁路机车牵引电机轴承润滑脂还需要具备良好的抗氧化性和防锈性，以防止油脂在使用过程中变质，从而延长其使用寿命。
此外，它还应具有良好的耐高温性能，以适应机车在高速运行时产生的高温环境。
为了确保铁路机车的安全运行，润滑脂的质量和性能至关重要。
因此，在选择和使用润滑脂时，需要严格按照相关标准和规范进行操作，并定期对轴承进行润滑和维护。
随着铁路运输业的不断发展，对铁路机车牵引电机轴承润滑脂的需求也在不断增加。
研发和生产高性能、环保、长寿命的润滑脂，将成为相关企业和科研机构的重要任务。
同时，加强对润滑脂的检测和管理，确保其质量和性能的稳定，也是保障铁路运输安全和可靠性的重要措施之一。
陶瓷轴承的结构及工作原理
陶瓷轴承的结构及工作原理陶瓷轴承是一种常见的机械零部件，具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性，被广泛应用于各种工业设备和机械装置中。
本文将以陶瓷轴承的结构及工作原理为主题，对其进行详细阐述。
一、陶瓷轴承的结构陶瓷轴承的结构主要包括内圈、外圈、滚动体和保持架等几个基本部分。
1. 内圈：内圈是陶瓷轴承的内部环状零件，通常由陶瓷材料制成，具有较高的硬度和耐磨性，能够承受较大的载荷和高速旋转。
2. 外圈：外圈是陶瓷轴承的外部环状零件，同样由陶瓷材料制成，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，能够保护内部零件不受外界环境的侵蚀。
3. 滚动体：滚动体是陶瓷轴承中起到传递载荷和减少摩擦的关键部分，通常采用陶瓷球或陶瓷柱体制成。
由于陶瓷材料具有较低的摩擦系数和较高的硬度，因此陶瓷滚动体能够减小摩擦损失，提高轴承的工作效率。
4. 保持架：保持架是固定滚动体的零件，通常由金属材料制成，能够保持滚动体的相对位置，防止其相互碰撞和脱落。
二、陶瓷轴承的工作原理陶瓷轴承的工作原理基于滚动摩擦和滚动轴承的基本原理。
当轴承受到外界载荷时，滚动体在内圈和外圈之间滚动，从而传递载荷和减小摩擦力。
1. 传递载荷：当轴承受到垂直于轴的载荷时，滚动体在内圈和外圈之间滚动，承受并传递载荷。
由于陶瓷滚动体具有较低的摩擦系数和较高的硬度，因此能够减小滚动摩擦，降低能量损耗和热量产生。
2. 减小摩擦力：陶瓷轴承中的滚动体通过滚动摩擦的方式工作，相比于滑动摩擦，滚动摩擦能够减小接触面积和摩擦力，从而减小能量损耗和磨损。
3. 提高工作效率：由于陶瓷材料具有较低的摩擦系数和较高的硬度，陶瓷轴承能够减小摩擦损失，提高工作效率。
同时，陶瓷材料还具有较高的耐磨性和耐腐蚀性，能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
总结：陶瓷轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架等部分组成，结构简单而紧凑。
其工作原理基于滚动摩擦和滚动轴承的基本原理，通过滚动体在内圈和外圈之间的滚动来传递载荷和减小摩擦力。
HXD3型电力机车牵引电机传动端轴承故障分析及改进
ＨＸｏ３机车牵引电机技术 、图纸和工艺均 由日本 内机车和电机制造厂遭受 了较大损失。通过从多方
提供 ，日本铁路轴承组装规范与我国不同，机车运用 面改进轴承制造质量 ，提高轴承的组装水平和设计
环境也有较大差异。ＨＸＤ３机车牵引电机轴承本身由 水平，改善轴承整体质量。经过改进后 ，ＨＸ。３机车
（３）改变构成轴承迷宫槽的轴承盖 、内外油封
发 生摩 擦生 热 。如某 机车 轴承外 封 环外 圆周 区域变 等关键部件的设计尺寸 ，提高制造精度。同时局部
色后 ，解体在相应位置找到金属异物，分析外封环 改造轴承室密封结构 ，防止检修中混人异物。
与轴承外盖变色及磨损情况 ，得出传动端外封环与
萌生 疲劳裂 纹 ，，进行四点测量并记录。
ＨＸＤ３机车传动端轴承外盖、外油封密封在齿 将测量百分表换成千分表，游隙标准参照新造电机
轮箱 内，齿轮油雾易通过迷宫槽进入轴承室 ，若有 轴承游隙标准控制。
油 中金属杂质混入轴承外盖与外油封的间隙，可能
封等配件的平行度，ＮＵ３２０轴承外圈压人轴承室后 ，
检测某裂纹轴承内套发现轨道面裂纹源 区域存 测量轴 向深度尺寸，四点十字测量最大最小量的差
在脆性非金属夹杂物 ，轴承运用过程 中，分布于滚 值不应大于 ０．０２ ＩＴＩＩＴＩ。进行拆解 时，避免直接加热
道表 层 的链状 脆性 夹杂 物在 滚动 接触应 力 作用下 易 轴承 内环 ，只对轴承挡环加热 ，同时测量 内环表面
够 ，返厂电机测量轴承游隙超标 ；组装人员测量轴 烧损后可转动支撑轴承。轴承座与 内封环两配件装
承室尺寸时作业不规范等 。这些都是引起轴承安装 配后进行深度测量 ，四点十字测量最大最小量的差
陶瓷轴承的用途
陶瓷轴承的用途
陶瓷轴承是一种新型的轴承材料，它具有高强度、高硬度、高耐磨性、高温性能和耐腐蚀性等优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
陶瓷轴承在机械制造领域中的应用非常广泛。
由于陶瓷材料具有高硬度和高耐磨性，因此可以用于制造高速旋转的机械设备，如高速电机、风力发电机、航空发动机等。
此外，陶瓷轴承还可以用于制造高精度的机床和精密仪器，如数控机床、光学仪器等。
陶瓷轴承在化工、医药等领域中也有广泛的应用。
由于陶瓷材料具有耐腐蚀性和高温性能，因此可以用于制造化工设备、医疗器械等。
例如，在化工生产中，陶瓷轴承可以用于制造耐酸碱腐蚀的泵、阀门等设备；在医疗器械中，陶瓷轴承可以用于制造高精度的手术器械、人工关节等。
陶瓷轴承还可以用于制造高速列车、汽车等交通工具。
由于陶瓷材料具有高硬度和高耐磨性，因此可以用于制造高速列车的轮轴、汽车的发动机轴承等部件，提高交通工具的运行效率和安全性。
陶瓷轴承具有广泛的应用前景，可以用于制造各种机械设备、化工设备、医疗器械、交通工具等。
随着科技的不断进步和陶瓷材料的不断发展，相信陶瓷轴承在未来的应用领域中会有更加广泛的发展。
陶瓷轴承与金属轴承的优劣对比
陶瓷轴承与金属轴承的优劣对比轴承的作用是在两个转动的部件之间提供支撑和减少摩擦。
在工业机械设备以及各种交通工具中，轴承扮演着至关重要的角色。
目前，金属轴承是应用最广泛的轴承类型之一。
然而，随着陶瓷技术的不断发展，陶瓷轴承也越来越广泛地应用于各个领域。
那么，陶瓷轴承与金属轴承各有哪些优劣呢？我们将在本文中为您进行详尽的分析与说明。
陶瓷轴承的优势1.超强硬度陶瓷轴承采用氧化铝陶瓷等材料制成，具有超强的硬度和优异的耐磨性。
在高速旋转环境中，能够承受更高的载荷和更快的转速，同时不易产生摩擦磨损。
相比之下，金属轴承的硬度较低，容易磨损。
2.良好的耐腐蚀性陶瓷轴承的化学惰性使其表面不易被化学药品腐蚀。
在酸碱等恶劣环境下，陶瓷轴承能够承受更长的使用寿命和更高的稳定性。
此外，陶瓷轴承也能够承受高温氧化等极端条件。
3.轻量化设计陶瓷轴承材质相对较轻，重量约为金属轴承的60%左右。
这将有助于减轻机械设备的负荷，促进机械设备的高效稳定运行。
金属轴承的优势1.更高的可靠性金属轴承在工业生产和使用中得到广泛的应用，其性能和规格已经得到充分验证。
金属轴承具有成熟的制造工艺和完善的质量管理，从而保证了其更高的可靠性和稳定性。
2.良好的抗冲击能力金属轴承具有高的强度和较好的韧性，使得其具有更高的抗冲击能力。
在强烈的冲击或震动环境中，金属轴承能够更好地承受机械载荷，并保证机器设备的稳定性。
3.价格更实惠金属轴承的制造成本相对较低，价格也更为实惠。
在需要大规模批量生产的机械领域，金属轴承得以大规模应用。
陶瓷轴承与金属轴承的应用场景1.陶瓷轴承陶瓷轴承通过优异的特性被广泛的应用于高速、高温、高精度的机械设备中。
比如高速离心机、高速切削机以及航空制造等领域；2.金属轴承由于其可靠性、抗冲击性强、价格实惠等优势，金属轴承更多地应用在一般性的机械加工以及交通工具领域。
例如工业机床、轴承支持等。
结论综合以上的优劣比较，我们可以得到以下结论：•对于对高强度、高速、高温、高精度等方面的要求比较高的机器，陶瓷轴承是一种较为理想的选择。
HXD3型电力机车牵引电机
定子上的 引出线夹板 固定 后与机 车直接相连 。为了抑制 由逆变器运行 时的高次谐波 电流 引起的表 皮效果现象 ，而使 交流 电阻增大 、温度上 升 的情 ，增Ｊ 定 予线幽的 并列数 量 ，并 且线潮的断 面形状做 成扁 Ｊ ｕ 平 ． 为使线 幽终端能 承受振 动要 Ｊ 强吲定 定子槽 Ｕ形状为后退 槽 ． Ｊ ｕ ｕ，槽 ｕ的开 ｕ部 设置通Ｊ 空 『 ，提高冷却效粜 空气 『隙要 没拦成 ｘ Ｈ Ｌ Ｊ Ｈ １ 比一般产业用的大 ，尘埃 不容易附着的结构 （ 转 子 。电机转 子主要 由铁心 、导条 、端环和转轴 等部件 组 ２） 成 转子为坚固的 鼠笼形 ，其构造能够承受高速旋转 为获得较大的 额定功率与减少损耗 ，转子铁心进行了０＇没计 ｔ ＇ ： ｆ ｔ
（ｒｍｉ ／ ｎ）
（ｒ ｉ ／ ｎ） ａ ｒ
（Ｈ ｚ） （％ ） （％ ）
３１ ９５
１６ ３ ５—２ ６ ６２
４ ６ ９ ４ ９ ２
（ ） 度传 感器 。该 电机采朋双脉 冲式的速度传感器 安装在驱 ４ 速 动相反侧的端面处 凶为这个速度传感器将２ 个传感元件内置在 １ 个传 感器本体中 ，结构极 为简单 ，速度传感器 只安装在安装 ｆ座上 ，不需 蔑
公 刮开发￣ Ｓ Ａ １７ ， ＇ Ｅ 一 １ 型变频 异步牵 Ｊ １ 引电机 ，该电机符合ＩＣ ０ ４ — 标 Ｅ ６３９ ２ 准 ，有着优异的调速性能 ，与传统 的韶山系列等直流牵引电机相比 ， 克服 了许多缺点。
发展中的轨道交通车辆用轴承
1轴承的结构设计1.1 牵引电动机轴承对于牵引电动机的轴承的受力特点而言，其主要的受力方向为轴承的径向。
在高速的运转过程之中，轴承还会受到电机的牵引作用产生的振动荷载。
相较于其他类型的轴承而言，牵引电机受到的计算寿命是最长的。
在进行牵引电机轴承设计时，需要加强对其散热和润滑设计，避免由于温度过高出现粘结故障。
1.2绝缘轴承对于轴承而言，牵引电机中的电流通过轴承是会对轴承产生非常严重的电腐蚀，甚至会出现轴承的结构丧失，因此需要对轴承进行绝缘设计。
目前主要的轴承设计方案有三种，分别为：混合陶瓷轴承、陶瓷喷涂轴承、树脂覆膜轴承。
2轴承材料2.1铁路轴承用钢对于轴承而言，其工作的环境十分复杂多变，条件也十分残酷。
因此，对轴承钢的强度和耐久性也具有非常高的要求，除了要满足较好的抗疲劳和耐磨性之外，还需要能够易加工等特点。
目前我国的轴承用钢，在材料的热加工和处理以及性能的改善等方面的技术还处于起步探索阶段。
2.2陶瓷材料的应用陶瓷材料是近几年新兴的一种高分子材料。
这种材料具有非常高的强度，具有耐高温、耐腐蚀性等特点。
能够很好地克服传统轴承用钢的润滑的问题。
陶瓷不仅具备了传统轴承钢的所有力学性能之外，还具有非常低的密度。
同样体积的轴承，采用陶瓷材料其重量能够减少40%。
能够给轨道车辆带来巨大的经济效益，是目前轴承发展的重大突破，也是未来轴承材料发展的必然方向。
3润滑与密封3.1 润滑目前轴承的润滑措施和方法当中，润滑油和润滑脂是最常用的两种方法。
润滑油和润滑脂都具有各自的优点和适用范围。
相较于润滑油而言，润滑脂具有使用简单方便跨接的特点，同时润滑脂也不用进行设置储油装置。
因此，在轴承的润滑当中，润滑脂是最常用的一种润滑方式。
但是润滑脂在一些细小的零部件位置就没有润滑油使用方便，例如轴承滚珠和齿轮等零部件选用润滑油就比较合适。
润滑油和润滑脂的选择应当根据实际情况进行判断选择。
合适的润滑剂能够起到降低摩擦，减少使用故障发生概率，延长使用寿命以及降低轨道交通的能源消耗。
陶瓷轴承在机车牵引电机中的应用分析
２ 机 车 牵 引 电机 轴 承 电流 产 生 的 原 因
牵 引 电 动机 是 电 力机 车 和 电传动 内燃 机车 主传 动 系
统 中的主 要设 备 ，其转 子 通过 两 个 电枢 轴 承和端 盖 支 撑 在 机 座上 ， 电枢 轴 承 除 了承受 径 向负载 外 ， 承 受在 道 岔 还 及 曲线上 运 行 时 由于 电枢 振 动所 产 生 的轴 向负 载 ，在 单
种： ①滚动体是 陶瓷材料而其余轴承 ；
⑧ 滚 动 体 和 内圈 是 陶瓷 材 料 而 其 余 由轴 承 钢 构成 的 轴
承。通常所说的混合陶瓷轴承或混合轴承是指滚动体为
陶瓷而 套圈 为轴 承钢 的轴 承 。目前 国际 上 发展 应用 的 高 速 陶瓷轴承 主要 是 混合 型 ， 因为陶 瓷材 料脆 性 大 。易 损
研 究 ， 验结 果 表 明 ： 试 陶瓷球 轴 承 的刚 性 比钢 制球 轴 承 的 刚性好 ， 但其 振 动 大 ， 要 由于 陶 瓷球 制造 加 工方 面存 在 主
一
坏 ， 内外圈 可靠 性较 差 ， 以全 陶 瓷轴 承还 未 达到 实 用 做 所
阶段 。
些 问题 ， 格 较 昂贵 。“ 价 九五 ” 间 ， 陶瓷 轴 承 的产 业 期 对
维普资讯
第２ ０卷 第 １期 ２ ７年 １月 ∞
机 电 产 品 开 崖 与钏 新
Ｄ ｖｌｐ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅ ｙ ＆ ｅｅ ｔ ｃ ｌ ｐｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ａｉ ｆｍａ ｈｎ ｒ ｏ ｌ ｃｒ ａ ｒ ｄ ｃｓ ｉ
硅 陶瓷 滚 动 体 代 替 钢 制 滚 动 体后 给 轴 承 性 能 带 来 的影
响 ， 预测 混 合 陶 瓷轴 承 的使用 寿命 ； 三 阶段 是 ８ 并 第 Ｏ年 代 以后 ， 主要是 在 试验 基础 上研 究 全 陶瓷 轴承 的性能 。 进
机车牵引电动机用陶瓷轴承
专题综述 机车牵引电动机用陶瓷轴承朱爱华1,朱成九1,张卫华2(1.华东交通大学,南昌 330013;2.西南交通大学,成都 610031)摘要:分析了牵引电动机轴承电流产生原因,损伤形式及电气特性对绝缘轴承的影响。
在牵引电动机应用方面,陶瓷轴承优于钢制轴承,其具有润滑脂寿命更长,可有效防止电蚀损害等特点。
关键词:陶瓷轴承;机车牵引电动机;特性中图分类号:T H133.33 文献标志码:B 文章编号:1000-3762(2007)08-0042-03 牵引电动机是电力机车和电传动内燃机车主传动系统中的主要设备。
牵引电动机轴承用来支承因转子轴和联轴节的质量而引起的径向载荷,实现频繁的运转、停止循环作业,由于运行时转向架振动的影响,轴承要承受一定的动载荷。
与车轴轴承和齿轮装置轴承相比,牵引电动机轴承的计算寿命要长得多,其轴承的型式,一般在齿轮一侧(传动侧)采用圆柱滚子轴承,在反齿轮一侧(换向器侧)则采用有支承转子轴轴向运动功能的深沟球轴承,采用脂润滑。
在近年来新造的电动车上,安装了可变电压、可变频率控制的交流牵引电动机[1],这种交流牵引电动机具有重量轻、结构紧凑、高速运转的特点,为适应轴承高速旋转和牵引电动机各部件温度上升的特点,必须解决原有钢制轴承的“电蚀”危害,提高轴承、润滑脂的耐热性和耐久性。
1 牵引电动机轴承中产生电流的原因及主要损伤形式收稿日期:2006-12-12;修回日期:2007-04-09基金项目:西南交通大学牵引动力国家重点实验室资助项目;华东交通大学科研基金资助项目作者简介:朱爱华(1964-),女,江西临川人。
副教授,研究方向为轴承设计。
E-mail:zahua237@yahoo.co 。
形成轴承电流的基本原因和来源有[2]:电动机内的磁流不对称;不对称的非屏蔽电缆设置;快速切换变频器及它们的共式电压。
这些将导致轴承内产生三类电流,即:高频轴接地电流;高频循环电流及电容性放电电流。
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专题综述 机车牵引电动机用陶瓷轴承朱爱华1,朱成九1,张卫华2(1.华东交通大学,南昌 330013;2.西南交通大学,成都 610031)摘要:分析了牵引电动机轴承电流产生原因,损伤形式及电气特性对绝缘轴承的影响。
在牵引电动机应用方面,陶瓷轴承优于钢制轴承,其具有润滑脂寿命更长,可有效防止电蚀损害等特点。
关键词:陶瓷轴承;机车牵引电动机;特性中图分类号:T H133.33 文献标志码:B 文章编号:1000-3762(2007)08-0042-03 牵引电动机是电力机车和电传动内燃机车主传动系统中的主要设备。
牵引电动机轴承用来支承因转子轴和联轴节的质量而引起的径向载荷,实现频繁的运转、停止循环作业,由于运行时转向架振动的影响,轴承要承受一定的动载荷。
与车轴轴承和齿轮装置轴承相比,牵引电动机轴承的计算寿命要长得多,其轴承的型式,一般在齿轮一侧(传动侧)采用圆柱滚子轴承,在反齿轮一侧(换向器侧)则采用有支承转子轴轴向运动功能的深沟球轴承,采用脂润滑。
在近年来新造的电动车上,安装了可变电压、可变频率控制的交流牵引电动机[1],这种交流牵引电动机具有重量轻、结构紧凑、高速运转的特点,为适应轴承高速旋转和牵引电动机各部件温度上升的特点,必须解决原有钢制轴承的“电蚀”危害,提高轴承、润滑脂的耐热性和耐久性。
1 牵引电动机轴承中产生电流的原因及主要损伤形式收稿日期:2006-12-12;修回日期:2007-04-09基金项目:西南交通大学牵引动力国家重点实验室资助项目;华东交通大学科研基金资助项目作者简介:朱爱华(1964-),女,江西临川人。
副教授,研究方向为轴承设计。
E-mail:zahua237@yahoo.co 。
形成轴承电流的基本原因和来源有[2]:电动机内的磁流不对称;不对称的非屏蔽电缆设置;快速切换变频器及它们的共式电压。
这些将导致轴承内产生三类电流,即:高频轴接地电流;高频循环电流及电容性放电电流。
电流对轴承产生的主要损害是“电蚀”。
电蚀是旋转中轴承内部有电流通过,穿过滚动接触部非常薄的油膜从而产生电火花,造成局部熔化的一种损伤。
放电产生的热量会导致轴承的金属表面局部熔化,形成放电痕,而且熔融的材料颗粒发生转移而使得局部变得很松散。
熔过的材料重新变硬,但比原来的轴承材料要脆得多,在变硬的材料层下有一层韧化的材料,要比它周围的材料软。
机车牵引电机轴承常出现电凹痕损害,电凹痕的直径大小从0.1mm到0.5mm不等,且肉眼可以看到。
电凹痕由非常强大的高压电源所引起。
折纹或洗衣板现象(图1)是多条灰色线穿过滚道而形成的,其外观带有光泽和变黑迹象。
折纹的形成是当滚动体滚过那些较小的放电痕时由于动态影响而引起机械共振的结果。
折纹不是电流通过轴承造成的主要损害,而是较为次要的轴承损害。
只有在经过一段时间后,最初的较小的放电痕才形成折纹。
折纹的产生减少了滚动表面的接触面积,接触应力增加。
3 结束语(1)铁路轴承磁粉探伤试块弥补了灵敏度试片实际磁场强度的不足,提高了对近表面缺陷的检出率,保证铁路轴承质量的可靠性。
(2)用同一个试块可以检测铁路轴承磁粉探伤4个探伤灵敏度,且显示直观。
(3)铁路轴承磁粉探伤时,试块灵敏度以第1、2、3孔周向、纵向磁痕完整清晰显示为宜。
如果为了追求高检测灵敏度,要求第4孔清晰显示,可能会产生假磁痕,影响缺陷的辨别。
(4)试块在磁化过程中,不存在影响磁痕显示的人为因素,可靠性高。
(编辑:赵金库)I SS N1000-3762 CN41-1148/TH 轴承 2007年8期Bearing2007,No.8 42-44图1 滚道中的折纹或洗衣板现象微小的电凹痕现象是最为普遍的电流损害形式。
众多的微小电凹痕覆盖了滚动体和滚道的表面,受损表面的外观暗淡无光,特点为熔融的坑状痕迹。
电凹痕的直径大多为5～8μm ,其真正形状只有通过高倍显微镜才可以看到(图2)。
图2 微小放电痕截面电流放电还会导致轴承内的润滑脂结构发生变化,润滑脂很快就会老化。
局部高温会导致添加剂和基油发生反应,使基油燃烧或炭化,这样,添加剂的用量就会大大增加,且润滑脂会变硬、变黑。
油脂迅速衰变是电流通过而引起的一种典型故障模式。
2 牵引电动机用绝缘轴承的基本要求目前,解决电蚀的对策是设置旁通电路使电流流向轴承外部,或使轴承周围绝缘以切断电流,具体方法有:(1)在牵引电动机主轴或机壳安装接地装置,使电流不经过轴承内部。
(2)使用绝缘轴承架或绝缘轴承。
从价格和可靠性方面来看,以绝缘轴承方式为主。
牵引电动机用绝缘轴承大致有三种,即:混合陶瓷轴承;陶瓷喷镀轴承;树脂膜轴承。
牵引电动机用绝缘轴承除了一般轴承的要求外,还多了绝缘性能的要求。
主要有:(1)绝缘电阻稳定性(周围温度、湿度等变化引起的绝缘能力不得有明显下降)。
(2)一定的机械强度(在压、拔或掉落时不得有碎裂)。
(3)轴承旋转性能。
(4)耐碱、清洗剂、煤油等的性能。
(5)与轴、轴承箱等的互换性等。
3 牵引电动机电气特性对绝缘轴承的影响 采用直流电时,绝缘轴承充当着普通电阻器的作用。
氧化铝层是一个纯绝缘体,因此,重要的问题是氧化铝层的电阻值。
在直流电的作用下,标准氧化铝层的击穿电压一般是1000V ,并且电阻大于50MΩ,可以对轴承进行有效绝缘。
采用交流电时,特别是在由闸式双极晶体管变频器产生高频电流的情况下,必须考虑绝缘轴承的绝缘效果。
此时,由于快速切换闸式双极晶体管半导体装置产生5kHz 到10MHz 高频电流,在变频器输出时,还导致极快速的电压升高至5000～8000V /μs,甚至高达10000V /μs 。
绝缘轴承可视为一个电容器,其电容量取决于润滑剂类型、温度、粘度和绝缘膜的厚度等。
若电压达到一定的极限,电容器将放电并出现高频电容性放电电流从而产生电损害。
所以,为防止绝缘轴承在高频率电流环境下出现电损害,就必须制定一个等效的整套轴承电气回路模型图,将绝缘轴承的所有元件都考虑在内,求出轴承电气系统的电阻值,检验系统的电阻值是否能满足绝缘性能要求。
图3为模仿轴承等效电气结构示意图。
要精确地将等效轴承电路当作一个电气系统并不是件简单的事。
其原因主要有:(1)高频率电场中的大量金属元素具有非常复杂的三维结构,必须考虑结构中可能出现的涡流电流。
(2)外圈和滚动体之间以及滚动体和内圈之间的触点会产生电容,这些电容值随轴承的振动随机变化。
电绝缘层如氧化铝(A l 2O 3)涂层必须设计为一个电阻器和一个电容器的平行连接。
电阻值Z 计算公式为Z =R1+j ωRC,ω=2πf ・34・朱爱华等:机车牵引电动机用陶瓷轴承1—轴承座;2—陶瓷涂层;3—外圈;4—润滑脂;5—滚动体;6—密封件或保持架;7—内圈;8—轴图3 轴承等效电气结构示意图式中:R为系统的直流电阻,Ω;C为电容量,F;f为频率,Hz。
|Z|=11R2+(2πfC)2由上式可看出随电流频率的增加,含有电容的项变大,从而使电阻减小。
绝缘轴承的绝缘性能下降。
为增加轴承的电阻,涂层的电容量应尽可能小。
绝缘轴承的电容量取决于轴承的涂层表面的大小、绝缘层的厚度和涂层材料[2]。
C=ε0εr A s式中:A为涂层接触面;s为陶瓷涂层的厚度;εr为绝缘涂层的相对介电常数;ε为真空中的介电常数。
4 牵引电动机用组合式陶瓷轴承的优越性 (1)在陶瓷轴承中,氮化硅陶瓷滚动体是电绝缘体。
在通直流电的情况下,无密封圈或防尘盖的陶瓷轴承是一个绝缘体,其电阻值达数千兆欧姆;在高频电流作用下,陶瓷轴承的陶瓷滚动体在内圈和外圈之间起绝缘作用。
由于混合陶瓷轴承电容非常低,滚道接触很小,滚动体直径相对较大,氮化硅材料的介电常数相对较低等,即使电流的频率为1MHz高频环境下,其电阻值也在1kΩ以上。
因此,陶瓷轴承对防止轴承电蚀损害非常有效,特别是在高频电流情况下更是如此。
(2)陶瓷轴承比钢制轴承的润滑脂寿命长。
钢制轴承在电流通过时,因电流放电产生的局部高温会导致润滑脂的添加剂和基油发生反应,使基油燃烧或炭化,润滑脂会变硬、变黑,油脂迅速衰变。
陶瓷轴承的润滑脂虽然也会象普通轴承一样出现恶化,但不会发生烧伤。
通过对至烧损为止的旋转时间进行对比,陶瓷轴承的润滑脂寿命为钢制轴承寿命的3～4倍[3-4]。
(3)陶瓷轴承可以经受静态振动下的润滑不良。
在润滑油粘度高、油膜形成很容易时,陶瓷轴承和钢制轴承的寿命几乎一样[5];当润滑油粘度低时,一般轴承的寿命很短。
因为,此时滚动体与内外圈为同一种材质,相互很容易粘着,而使用不同种材料的陶瓷滚动体,由于缺少活性,对寿命的提高是有利的。
5 结束语牵引电动机用混合陶瓷轴承因陶瓷滚动体能切断电流通路,使轴承具有绝缘的作用,能较好防止电蚀损害;陶瓷和钢之间的接触在润滑不良状态下不会出现微焊现象,在润滑完全失效状态下不会卡住,且混合陶瓷轴承的寿命比全钢质轴承寿命高3～4倍。
参考文献:[1] 木川武彦(日).机车车辆轴承及其润滑的现状与动向[J].国外内燃机车,2001(2):24-29.[2] GER W I N PRE I SI N GER,MARTI N GR;S CHL.防止轴承的电蚀磨损[J].E VOLUTI O N,2001(2):22-25.[3] 樱井清隆(日).陶瓷轴承在铁路机车车辆上的应用[J].国外内燃机车,2001(6):33-40.[4] 黄传真,杨为清.新型陶瓷轴承研究的现状与展望[J].中国陶瓷工业,1999(6):25-27.[5] 杨淑会,刘开源.陶瓷轴承研究状况与发展前景[J].鞍山师范大学学报,1999(12):98-101.(编辑:张 旭) 2006年《轴承》杂志精装合订本(上、下册)每套125元(含邮费),需要者请与洛阳轴承研究所技术资料发行室联系。
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