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      轴承温度过高是指轴承在运行过程中,其实际工作温度超出了正常范围或该轴承在特定工况下所允许的温度上限。
      正常情况下,轴承在运转时会产生一定热量,使得温度略高于环境温度,这是正常现象。但当轴承温度过高时,就意味着轴承可能出现了异常状况。例如,在工业生产中,按照相关标准,如泵类轴承工作期间,轴承最高温度一般不超过 80℃ ,电机滚动轴承最高温度不超过 95℃ ,滑动轴承最高温度不超过 80℃。若实际工作温度超过了这些规定数值,就可认定为轴承温度过高。
轴承温度过高往往是多种因素导致的,比如润滑不良,润滑脂不足、过多或变质,都无法有效起到减少摩擦、散热的作用,从而使轴承温度升高;安装不当,轴承安装时存在偏差,会导致受力不均,增加局部摩擦,引发温度上升;还有设备运行工况异常,如转速过高、负载过重、散热条件差等,也会让轴承产生过多热量且无法及时散发,最终导致温度过高。
     轴承温度过高会对轴承本身及相关设备造成严重影响。持续的高温会使轴承材料的硬度和强度下降,加速轴承的磨损和疲劳破坏,缩短轴承的使用寿命;还会导致润滑脂性能恶化,进一步加剧摩擦;甚至可能影响设备的整体运行精度和稳定性,引发设备故障,造成生产停滞和经济损失。


01

温度对轴承的影响


温度对轴承的影响是多方面的,它不仅会影响轴承的材料性能、润滑效果,还会对轴承的配合精度和整体寿命产生作用。具体如下:


  • 对材料性能的影响:当温度升高时,轴承的金属材料会发生热膨胀,尺寸会相应增大。不同材料的热膨胀系数不同,如果内外圈的膨胀程度不一致,会导致轴承的游隙发生变化。例如,在高温环境下,轴承的内圈膨胀可能比外圈更明显,从而使游隙减小,增加摩擦和磨损。而且,过高的温度会降低金属材料的硬度和强度,使轴承更容易受到磨损和疲劳破坏。当温度超过一定限度后,材料的金相组织会发生变化,进一步降低材料的性能。

  • 对润滑效果的影响:温度对轴承的润滑性能有显著影响。对于润滑脂来说,温度过高会使其稠度降低,润滑脂变稀,容易流失,从而失去润滑作用;温度过低则会使润滑脂变得过于黏稠,增加摩擦阻力,影响轴承的转动灵活性。润滑油也存在类似的问题,温度过高会使油的黏度降低,油膜厚度减小,承载能力下降;温度过低时,油的黏度增大,流动性变差,同样会影响润滑效果。

  • 对配合精度的影响:由于温度变化会引起轴承及相关部件的尺寸变化,进而影响轴承的配合精度。在过盈配合中,温度升高会使过盈量减小,可能导致配合松动,影响轴承的稳定性和传递载荷的能力;在间隙配合中,温度升高可能使间隙变小,增加摩擦和磨损。此外,温度不均匀还可能导致轴承部件的变形,破坏轴承的正常运转。

  • 对振动和噪声的影响:温度异常会导致轴承的振动和噪声增大。当轴承温度过高时,由于热变形和润滑不良等原因,轴承的运转会变得不稳定,产生振动和噪声。这些振动和噪声不仅会影响设备的正常运行,还可能对周围环境造成污染。

  • 对使用寿命的影响:长期处于高温或温度波动较大的环境中,会加速轴承的疲劳和磨损,缩短轴承的使用寿命。高温会使轴承材料的疲劳极限降低,增加疲劳裂纹的产生概率;同时,润滑不良也会加剧磨损,使轴承的性能逐渐下降。因此,控制轴承的工作温度在合适的范围内,对于延长轴承的使用寿命至关重要。

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关于轴承温度的“相关标准”


泵类轴承标准

  • GB3215-82:泵工作期间,轴承最高温度不超过 80℃;内装式轴承处外表面温度不应高出输送介质温度 20℃,最高温度不高于 80℃;外装式轴承处外表面温升不应高出环境温度 40℃,最高温度不高于 80℃。

  • JB/T5294-91:轴承温升不得超过环境温度 40℃,最高温度不得超过 80℃。

  • JB/T6439-92:泵在规定工况下运转时,内装式轴承处外表面温度不应高出输送介质温度 20℃,最高温度不高于 80℃;外装式轴承处外表面温升不应高出环境温度 40℃,最高温度不高于 80℃。

  • JB/T7255-94:轴承温升不得超过环境温度 35℃,最高温度不得超过 75℃。

  • JB/T7743-95:轴承温升不得超过环境温度 40℃,最高温度不得超过 80℃。

  • JB/T8644-1997:轴承温升不得超过环境温度 35℃,最高温度不得超过 80℃。

电机轴承标准

  • 规程规定,滚动轴承最高温度不超过 95℃,滑动轴承最高温度不超过 80℃,并且温升不超过 55℃(温升为轴承温度减去测试时的环境温度。

  • JB/T50013-2000:滚动轴承寿命及可靠性试验规程中规定,轴承外圈温度脂润滑时,不允许超过 80℃;油润滑时,不允许超过 95℃。


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标准中关于轴承温度要求是如何确定的?


轴承材料的耐热性

  • 金属材料:轴承的套圈、滚珠等通常由铬钢、不锈钢等金属材料制成。例如,铬钢可以承受高达 120°C 恒定和 150°C 间歇的相同负载,在此之上,负载能力明显下降;440 级不锈钢可承受 250°C 恒定和 300°C 间歇的负载4。

  • 保持架材料:标准保持器若为钢材质,可承受与铬钢轴承相同的温度;而尼龙或聚酰胺固定器,会将温度上限限制在 100°C-120°C,具体取决于材料4。

  • 密封件材料:轴承护罩可承受与环和球相同的温度,但橡胶密封件一般不应在 110°C 以上使用4。

润滑剂的性能

不同的油和油脂有不同的温度范围。若轴承中的其他材料合适,可选择能承受 - 80°C 至 300°C 的润滑剂,以满足轴承在不同工况下的温度要求4。

设备的运行工况

  • 转速:转速高会使轴承摩擦加剧,产生更多热量,导致温度升高。如高速电机轴承,为保证其在较高转速下稳定工作,运行温度通常控制在 80°C-100°C 之间,短时间内可达到 120°C。

  • 负载:负载越大,轴承内部的摩擦和应力也越大,温度随之上升。对于重载设备的轴承,温度约束会更严格。

  • 散热条件:设备的散热设计会影响轴承温度。若轴承周围通风良好或有冷却装置,可有效降低轴承温度,散热条件差的情况下,需降低轴承的温度约束。

绝缘材料的影响

绝缘材料的导热性能和耐热性能会影响轴承温度的分布和传递。不同绝缘等级的材料,其最高工作温度不同,如 A 级为 105°C、E 级为 120°C、B 级为 130°C、F 级为 155°C、H 级为 180°C。在制定轴承温度标准时,需考虑绝缘材料的耐热等级,避免因轴承温度过高导致绝缘失效。

环境温度的变化

环境温度是影响轴承温度的重要因素。在高温环境下,轴承的散热困难,温度会相应升高;而在低温环境下,轴承的润滑性能可能受到影响。因此,在制定轴承温度标准时,会充分考虑环境温度的影响,并根据实际情况进行相应的调整。

设备的使用寿命和可靠性要求

确保设备长期稳定运行,需将轴承温度控制在合理范围内,以减少材料的磨损和老化,延长轴承和设备的使用寿命。若对设备的可靠性要求较高,轴承温度的约束会更严格。

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