谈改进测量电机轴承径向间隙简易方法
发布时间：2014-01-17高波1 陆伟2
（1.胜利油田东辛采油厂采油五矿，山东东营 257503；2.胜利油田现河采油厂采油二矿，山东东营 257068）
（1.胜利油田东辛采油厂采油五矿，山东东营 257503；2.胜利油田现河采油厂采油二矿，山东东营 257068）
摘 要：轴承径向间隙作为轴承磨损程度的直接表征，对于判断轴承使用寿命，保障电机正常运行至关重要。其过大过小都会影响到轴承的正常工作，从而影响电机的运作。故在电机的保养中需要对轴承径向间隙进行检测，传统的检测方法测量过程复杂，费时费力。本文以缩短轴承径向间隙测量时间为目的，研究了一种简易测量装置，该测量方法安全简单省时，测量值较准确。
关键词：轴承；径向间隙；千斤顶；百分表
一、引言
轴承作为电机的一个支承轴的零件，引导轴的旋转，承受电机转子旋转产生的力，是支持电机轴输出动力的关键零部件。轴承故障也是一个值得重视的问题，据统计，在运转电机的各种故障中，轴承故障占相当大的比例。轴承径向间隙作为轴承磨损程度的直接表征，对于判断轴承使用寿命，保障电机正常运行至关重要。故在设备保养维护中均需对轴承径向间隙进行检测。
二、背景介绍
1.轴承径向间隙
轴承的径向间隙Δ就是轴承孔直径与轴颈直径之差，轴承要留有一定的径向间隙，其作用如下：是实现轴与轴承活动联接的起码条件；是控制轴的运转精度的保证；是形成液体润滑的重要条件。因此，轴承的径向间隙十分重要，过大或过小都极为有害。间隙过小，难以形成润滑油膜，摩擦热不易被带走，使轴承过热，严重时会“抱轴”；间隙过大，油膜也难以形成，会降低机器的运转精度，会产生剧烈振动和噪音。因此国家对轴承出厂径向间隙有严格规定——GB4604-1999，并有一个专门的标准用来检测轴承径向间隙——JBT3573-2004。轴承的间隙不符合规定时，应进行调整或更换轴承。
2.轴承径向间隙检测方法
目前我们在现场检测在用轴承的方法主要有压铅法和塞尺法两种，另外还有抬轴法（需吊装支架）由于缺少专用工具和设备在现场极少用到。
2.1 塞尺法
对于直径较大的轴承，间隙较大，以用较窄的塞尺直接检测。对于直径较小的轴承，间隙较小，不便用塞尺测量，但轴承的侧隙，必须用厚度适当的塞尺测量。但塞尺法无法定量测量轴承间隙，塞尺在测量过程中也易损坏，故此方法在实际中应用较少。
2.2 压铅法
用压铅法检测轴承间隙较塞尺法检测准确，是目前普遍应用的方法。轴承检测时，需拆下轴承，测量完毕后，如轴承径向间隙不合格将更换轴承，如合格再需将轴承重新安装，安装完毕后需要调整同心度等参数，整个过程繁琐费时，且拆除过程中因轴承与轴及轴承座是过盈配合，容易损坏轴和轴承。
三、设计思路
考虑到目前轴承间隙检测时间费时费力，因此有必要研究一种新的测量方法，达到简单易行、准确测量的目的，节约电机保养时间以提高检修效率。通过对JBT-3573-2004所载明的简易测量法的理解和融会贯通，认为根据其原理，可以转换为固定轴承外圈，移动轴承内圈并检测其移动量。这样在现场应用中可以拆除电动机联轴器、风扇等部件暴露出两个轴端，在轴端下方施加向上的力，当电机轴向上移动会在百分表上读出数值，即为轴承径向间隙。因为轴为旋转工作方式，电机端盖和密封与轴之间的间隙大于轴承间隙或等于轴环曲面跳动Z大值，故用此方法测得的轴承内圈移动量即可以确定为轴承间隙而且必定是轴承间隙，这是不考虑轴弯曲变形的情况下，在转子自重影响下，会出现两轴端轻度翘曲的情况，但当我们采取自下向上顶的方法获得间隙数值不受此影响。
要使用工具顶起电机轴而不能伤害轴承，这样必须要控制向上的力，测量过程中力的变化过程也要在可以监视的范围。通过改装液压千斤顶以达到要求，施加于液压千斤顶的力由外负载力决定，即电机轴转子的净重，其值约等于电机净重（电机铭牌标注）一半，由帕斯卡原理知，液压油各位置的压力相等，压力表显示的压力即为液压油的压力，可根据外负载值及其作用面积计算出压力P=F/A，F为外负载值，A为其作用面积。当轴承径向间隙消失，千斤顶再向上顶的外负载将线性增加，对应压力表值增加，故可以根据千斤顶内部压力及百分表数值变化判断径向间隙是否消失，避免过度顶压，伤害轴承或轴。
四、测量方法
在测量过程中，由千斤顶的压力表显示值和百分表的读数判断轴承的径向间隙值，两者之间存在以下关系如图。在时间0-t1范围内是千斤顶施加力举起轴和轴承的过程，此时P值线性增加，百分表位移为0。当施加的力等于电机转子的净重，此时压力值不变，轴上升，百分表位移线性增加，此时的压力值等于Px。当到时间t2时，百分表位移量是b，此时的位移量即为轴承的径向间隙值，当再施加力时，外负载增加，P增加，百分表位移量极小，可以忽视不计，此时应该停止操作，避免过度顶压，伤害轴承或轴。测量结束，开启放压阀泄压。对照国家标准中轴承径向间隙的数值，判断轴承是否需要更换。
关键词：轴承；径向间隙；千斤顶；百分表
一、引言
轴承作为电机的一个支承轴的零件，引导轴的旋转，承受电机转子旋转产生的力，是支持电机轴输出动力的关键零部件。轴承故障也是一个值得重视的问题，据统计，在运转电机的各种故障中，轴承故障占相当大的比例。轴承径向间隙作为轴承磨损程度的直接表征，对于判断轴承使用寿命，保障电机正常运行至关重要。故在设备保养维护中均需对轴承径向间隙进行检测。
二、背景介绍
1.轴承径向间隙
轴承的径向间隙Δ就是轴承孔直径与轴颈直径之差，轴承要留有一定的径向间隙，其作用如下：是实现轴与轴承活动联接的起码条件；是控制轴的运转精度的保证；是形成液体润滑的重要条件。因此，轴承的径向间隙十分重要，过大或过小都极为有害。间隙过小，难以形成润滑油膜，摩擦热不易被带走，使轴承过热，严重时会“抱轴”；间隙过大，油膜也难以形成，会降低机器的运转精度，会产生剧烈振动和噪音。因此国家对轴承出厂径向间隙有严格规定——GB4604-1999，并有一个专门的标准用来检测轴承径向间隙——JBT3573-2004。轴承的间隙不符合规定时，应进行调整或更换轴承。
2.轴承径向间隙检测方法
目前我们在现场检测在用轴承的方法主要有压铅法和塞尺法两种，另外还有抬轴法（需吊装支架）由于缺少专用工具和设备在现场极少用到。
2.1 塞尺法
对于直径较大的轴承，间隙较大，以用较窄的塞尺直接检测。对于直径较小的轴承，间隙较小，不便用塞尺测量，但轴承的侧隙，必须用厚度适当的塞尺测量。但塞尺法无法定量测量轴承间隙，塞尺在测量过程中也易损坏，故此方法在实际中应用较少。
2.2 压铅法
用压铅法检测轴承间隙较塞尺法检测准确，是目前普遍应用的方法。轴承检测时，需拆下轴承，测量完毕后，如轴承径向间隙不合格将更换轴承，如合格再需将轴承重新安装，安装完毕后需要调整同心度等参数，整个过程繁琐费时，且拆除过程中因轴承与轴及轴承座是过盈配合，容易损坏轴和轴承。
三、设计思路
考虑到目前轴承间隙检测时间费时费力，因此有必要研究一种新的测量方法，达到简单易行、准确测量的目的，节约电机保养时间以提高检修效率。通过对JBT-3573-2004所载明的简易测量法的理解和融会贯通，认为根据其原理，可以转换为固定轴承外圈，移动轴承内圈并检测其移动量。这样在现场应用中可以拆除电动机联轴器、风扇等部件暴露出两个轴端，在轴端下方施加向上的力，当电机轴向上移动会在百分表上读出数值，即为轴承径向间隙。因为轴为旋转工作方式，电机端盖和密封与轴之间的间隙大于轴承间隙或等于轴环曲面跳动Z大值，故用此方法测得的轴承内圈移动量即可以确定为轴承间隙而且必定是轴承间隙，这是不考虑轴弯曲变形的情况下，在转子自重影响下，会出现两轴端轻度翘曲的情况，但当我们采取自下向上顶的方法获得间隙数值不受此影响。
要使用工具顶起电机轴而不能伤害轴承，这样必须要控制向上的力，测量过程中力的变化过程也要在可以监视的范围。通过改装液压千斤顶以达到要求，施加于液压千斤顶的力由外负载力决定，即电机轴转子的净重，其值约等于电机净重（电机铭牌标注）一半，由帕斯卡原理知，液压油各位置的压力相等，压力表显示的压力即为液压油的压力，可根据外负载值及其作用面积计算出压力P=F/A，F为外负载值，A为其作用面积。当轴承径向间隙消失，千斤顶再向上顶的外负载将线性增加，对应压力表值增加，故可以根据千斤顶内部压力及百分表数值变化判断径向间隙是否消失，避免过度顶压，伤害轴承或轴。
四、测量方法
在测量过程中，由千斤顶的压力表显示值和百分表的读数判断轴承的径向间隙值，两者之间存在以下关系如图。在时间0-t1范围内是千斤顶施加力举起轴和轴承的过程，此时P值线性增加，百分表位移为0。当施加的力等于电机转子的净重，此时压力值不变，轴上升，百分表位移线性增加，此时的压力值等于Px。当到时间t2时，百分表位移量是b，此时的位移量即为轴承的径向间隙值，当再施加力时，外负载增加，P增加，百分表位移量极小，可以忽视不计，此时应该停止操作，避免过度顶压，伤害轴承或轴。测量结束，开启放压阀泄压。对照国家标准中轴承径向间隙的数值，判断轴承是否需要更换。
此方法测量过程中，不需要拆下轴承，不仅节约了时间，且不伤害轴和轴承，测量的轴承径向间隙也为轴承的安装间隙，较拆除轴承测量出来的自由间隙，更接近工作间隙，更为准确。
五、成果应用情况
将传统拆卸轴承的压铅法和本文研究的不拆轴承简易法在现场进行测量比较，利用传统压铅法进行轴承径向间隙测量，从拆卸轴承到测量完毕重新安装，整个过程大于60分钟，需要多人协同操作过程繁琐，拆卸轴承的过程中易对轴和轴承造成损害，且拆除轴承后测量的轴承径向间隙是自由间隙，与轴承安装后的径向间隙存在较大的误差。而将设计的测量装置拿到现场进行试验，单人操作，整个测量过程总共用时20分钟，较传统的方法节约40分钟。
六、成果应用前景
由于所有使用轴承的机泵设备，其固定轴承部件轴承体、轴承端盖与轴的间隙均大于轴承径向间隙，因此使用该装置可以不拆卸轴承而直接测量径向间隙。在油田大量使用的中型卧式电机检修维护中，应用这种方法可以大幅缩短轴承间隙测量时间，从而缩短整套设备的维护保养时间，提高检修效率。并且，这种方法可以扩展到所有使用轴承的场合，只要其出轴端伸出机体长度合适，均可以使用该工具在电机、设备不解体的情况下，进行轴承径向间隙测量。同时因工作强度降低，只需要单人操作即可。
参考文献
[1]JBT-3573-2004.滚动轴承径向游隙,机械行业标准.2004.
[2]万长森.滚动轴承分析方法[M].机械工业出版社,1987.
[3]宋昌才.电机轴承使用手册[M].机械工业出版社,2009.
五、成果应用情况
将传统拆卸轴承的压铅法和本文研究的不拆轴承简易法在现场进行测量比较，利用传统压铅法进行轴承径向间隙测量，从拆卸轴承到测量完毕重新安装，整个过程大于60分钟，需要多人协同操作过程繁琐，拆卸轴承的过程中易对轴和轴承造成损害，且拆除轴承后测量的轴承径向间隙是自由间隙，与轴承安装后的径向间隙存在较大的误差。而将设计的测量装置拿到现场进行试验，单人操作，整个测量过程总共用时20分钟，较传统的方法节约40分钟。
六、成果应用前景
由于所有使用轴承的机泵设备，其固定轴承部件轴承体、轴承端盖与轴的间隙均大于轴承径向间隙，因此使用该装置可以不拆卸轴承而直接测量径向间隙。在油田大量使用的中型卧式电机检修维护中，应用这种方法可以大幅缩短轴承间隙测量时间，从而缩短整套设备的维护保养时间，提高检修效率。并且，这种方法可以扩展到所有使用轴承的场合，只要其出轴端伸出机体长度合适，均可以使用该工具在电机、设备不解体的情况下，进行轴承径向间隙测量。同时因工作强度降低，只需要单人操作即可。
参考文献
[1]JBT-3573-2004.滚动轴承径向游隙,机械行业标准.2004.
[2]万长森.滚动轴承分析方法[M].机械工业出版社,1987.
[3]宋昌才.电机轴承使用手册[M].机械工业出版社,2009.
来源：《中国化工贸易》2013年第1期