现代迷宫式轴承保护密封，可以缓解哪些轴承失效因素

发布时间：2023-05-18

轴承是精密部件，需要适量的清洁润滑，以确保长期、无故障的使用寿命。即使是少量的污染或略微升高的温度也可能导致轴承故障。

在一家大型炼油厂进行的设备可靠性研究得出结论，40%的旋转设备故障（泵、搅拌机等）归因于轴承故障。事实上，轴承油污染占轴承问题的52%和旋转设备故障的21%。如果水、粉尘或其他工艺流体进入轴承，则会出现故障。现代迷宫式轴承保护密封有助于防止这些问题。

1、颗粒污染

生产环境中的粉尘是引起轴承故障的主要问题之一。

比较重的粉尘是由小到50微米的颗粒组成的。它们以每秒200 mm的速度下落，这些颗粒不太可能移动到生产区域之外。肉眼看上去重尘就像飞扬的尘土。

小于50微米的粉尘可能在空气中停留30分钟以上。这种粉尘可以传播到很远的距离，当它沉积在机械、轴承箱和其他表面上时，通常会被视为一层薄薄的涂层。

这两种类型的粉尘都令人担忧，因为即使是轻尘也会进入轴承。尽管箱体提供了一些保护，但仍然会发生侵入。导致轴承润滑油污染的一个重要因素是发生在所有旋转设备上的“呼吸”过程。

当设备旋转时，轴承箱温度升高，内部的油和空气混合物膨胀迫使空气流出密封。当设备冷却时会出现问题，因为油和空气混合物也会冷却并凝缩，通过密封将充满粉尘的空气从外部大气中吸入轴承箱。随着时间的推移，粉尘会在轴承内部堆积，Z终导致润滑油污染、部件磨损和轴承故障。轴承密封必须促进这种呼吸循环，以延长轴承寿命，同时防止粉尘污染。

图1 轴承箱的呼吸循环

空气中的水蒸气或水管冲洗现场产生的水溅，可通过老式迷宫式密封或唇形密封进入轴承箱。也可能通过其他途径进入，如通气孔或广泛使用的非压力平衡恒定油位润滑器或磨损的油环材料。

2、湿气污染

当设备旋转时，轴承箱温度上升，内部的油和空气混合物受热膨胀迫使空气流出密封；当设备冷却时油和空气混合物凝缩，它会从大气中吸入空气。

即使生产车间的空气看起来很干燥，但却始终存在水分。暖空气可以容纳更多的水蒸气，因为机器周围的热空气将具有更高的相对湿度。

当轴承箱开始呼吸时，通常会自动形成一条、甚至多条水蒸汽进入轴承的路径。当机器冷却时，含水分的空气（以及空气中的粉尘）被吸入轴承箱。当设备继续冷却并达到露点时，轴承内部会形成微小的水滴。这种水分积聚，导致轴承腐蚀并Z终失效。

水分本身就会导致机械部件内部的损坏，但是当与生产过程中空气中的有害元素相结合时，会对轴承产生更具腐蚀性的后果。

为了降低湿度和湿气污染的风险，轴承箱的温度需要保持在露点以上，以防止形成冷凝水。但是，这不并不契合实际，因此降低风险的Z佳方法是使用现代迷宫轴承保护（和增加干燥呼吸器）。当轴停止旋转时，轴承保护装置可形成完美的蒸汽密封，防止湿气和粉尘的进入。这些迷宫式设计还可以防止其它湿气污染源，例如高压喷水。

图2 干燥呼吸器在轴承箱上的应用

3、热量污染

过热是轴承故障的另一个常见原因。为防止过热，用户应使轴承在Z佳温度下运行，这需要充分但不能过度的润滑。内外圈、滚动体和保持架的变色，从蓝色到棕色不等，都是轴承过热的明确迹象。除非轴承由特殊合金制成，否则超过 200 °C 的温度会使内外圈和滚动体材料退火，导致硬度损失，在极端情况下会导致轴承变形。

过热的Z常见原因是转速过高、散热不足/冷却不足和润滑剂失效。

过热是一个主要问题，因为即使温度略微升高也会导致润滑油或润滑脂降解或渗出，从而降低润滑剂的效率。在更高的温度下，氧化会导致润滑剂的损失和积碳的形成，这可能会阻塞轴承。

4、如何避免以上问题，延长轴承寿命

制造商已开发出更先进的迷宫式轴承保护密封，可防止所有类型的污染。例如，一个在运行中非接触以避免轴磨损的密封，采用了专利的动态提升技术，以防止呼吸问题，这些问题导致52 %的轴承故障集中在污染上。这种动态提升技术利用旋转设备的离心力打开一个临时的微小间隙，使轴承箱中的油和空气混合物膨胀，从而使设备得以“呼气”。

当设备停止旋转时，微小间隙立即闭合，形成完美的密封。这可以防止粉尘和湿气被吸入轴承箱，从而防止污染。

图3 迷宫轴承保护器的呼吸保护原理

该密封的防护等级可以达到IP66，与唇封相比，即使暴露在高压水流下，也可以将轴承油的水污染从83%降低到0.0003%。该系列密封经ATEX认证，可用于爆炸性环境。特殊的设计使其适用于广泛的应用。

（来源：机泵与轴承）