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电力液压推动器轴承性能探讨与持续优化

发布时间：

2024-05-30 10:55

来源：

电力液压推动器是一种结构非常紧凑的驱动装置，集电机、离心泵、油缸为一体。它具有安装使用方便、可靠性好等优点，被广泛用作鼓式制动器和盘式制动器的驱动装置，还可用于工业阀门，闸门，定向摆动和转动(<90°)装置(机构)及夹紧装置的驱动控制。
根据公司开拓海外市场的战略需要，技术中心于2023年下半年设计开发了几种不同规格的新型电力液压推动器，并于12月初完成了样机试制。随后，在综合实验室对样机进行型式试验，以验证其功能和可靠性。
2024年4月底，测试人员在监测型式试验数据时发现其中一台推动器在进行耐久测试过程中电机端出现异响并有加剧趋势。该推动器的耐久测试进行到约230万次，远低于设计寿命的500万次。为探究原因，技术人员对该测试样机进行了拆解，发现电机转子两端轴承存在不同程度的漏脂、油脂变色变质和轴承卡滞现象，确认异响源自轴承问题。
轴承作为机械设备的关键组成部分，其运行状态直接影响设备的稳定性、可靠性和寿命。一旦轴承失效，设备的振动、噪音和温升等问题将增加，不仅影响设备效率，还可能对其他零部件造成损害。
结合目前推动器轴承的使用情况，近期我们对轴承进行了简单的分析与测试。根据产品结构和使用工况，选择适当类型和规格的轴承对设备功能、性能、寿命至关重要。轴承按照结构形式、载荷类型、运动方式和使用环境等分类，每种类型的轴承都有特定的结构和材料选择以满足不同工作条件要求。目前推动器所采用的都是单列深沟球轴承，该款轴承是一种常见的滚动轴承，其内外圈滚动体为球状，能承受径向和轴向载荷，并允许较高转速。

根据本次失效实例，该款推动器电机转子两端轴承漏脂主要是因为油脂密封性不佳。轴承密封盖可以有效防止润滑剂流失和污染物侵入，采用密封设计的轴承无需在寿命周期内维护，有助于简化结构。轴承密封形式分为接触式和非接触式，要根据需求选择。非接触式密封具有防尘、相对转速高、减少摩擦和能量损失等优点；缺点是防尘盖与内圈之间存在微小间隙，油脂防泄漏性相对较差，且难以防止流体污染，易因润滑失效而导致轴承故障。接触式密封盖常采用橡胶材质，具备良好的密封性能，防水和防尘效果好，有助于保护轴承内部的润滑脂不流失；缺点是即使在常温下，这类轴承转动阻力一般也要高于非接触式，由于橡胶材质的本身特性，若超过其许用的温度可能会软化变形，增加轴承与密封盖之间的摩擦力，进而导致轴承温升加大，加速油脂氧化，甚至导致轴承卡死。
此外，油脂变色变质问题主要是由于油脂耐温性能不符合使用要求，不适当的油脂可能导致润滑不足或失效。例如，高温油脂在常温下运行可能存在油脂粘度过高、流动性差；而在高温环境下，常温油脂则可能因长时间运行而发生氧化失效，影响轴承的性能和寿命。因此应根据实际工作温度选择合适的高温润滑脂，以确保轴承能够长时间稳定运行。

综上所述，我们根据目前设备上常用的轴承规格，选择几种国内外知名轴承品牌，取了一些样品进行高温静态测试（附表为各品牌轴承参数），观测轴承在不同温度下的变化。测试后轴承综合表现如下：

1、进口品牌1各规格接触式密封轴承在高温100℃下阻力明显增加，在120℃下出现密封盖变形和漏脂等现象，使用效果与其样本上的表述有较大出入；

2、进口品牌2各规格轴承在高温测试实验后，没有异常，表现良好；

3、国内品牌1各规格轴承在高温测试后，部分规格轴承出现转动摩擦阻力增加（由于高温静态测试热胀冷缩轴承内外气压不平衡导致，排气后阻力正常）。

结合本次对失效样机的拆解分析，以及后续高温下不同品牌产品轴承同工况下的测试表现来看，随着温度的升高，部分品牌轴承出现的漏脂和密封盖变形等现象，是导致轴承阻力增大和推动器异响的主要原因。当然，仅仅通过静态高温测试单一项目，尚难以对轴承的性能及与推动器工况的适宜性进行全面、准确地评估。结合本次拆解分析阶段性成果，公司质量、制造、技术等相关部门开了评审会，会议决定继续展开同工况下的带载测试，以进一步探究并解决推动器轴承失效问题。