空調(diào)用電機與軸承使用

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摘要：在商用、家用空調(diào)領(lǐng)域常用多面出風產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)特點為吊裝電機配混流風葉。與掛壁空調(diào)等產(chǎn)品不同，上述產(chǎn)品對電機與軸承的裝配及相關(guān)工藝要求更高。如果相關(guān)工藝處理不好，很容易導致電機軸承壽命降低、品質(zhì)下降、產(chǎn)品音質(zhì)不良。因此從可靠性角度出發(fā)，有必要對空調(diào)用電及及軸承使用進行說明分析。

關(guān)鍵詞：軸承；軸承異音；原因分析

1.技術(shù)背景

在商用、家用空調(diào)領(lǐng)域常用多面出風產(chǎn)品（如圖1），其結(jié)構(gòu)特點為吊裝電機配混流風葉。與掛壁空調(diào)等產(chǎn)品不同，上述產(chǎn)品對電機與軸承的裝配及相關(guān)工藝要求更高。如果相關(guān)工藝處理不好，很容易導致電機軸承壽命降低、品質(zhì)下降、產(chǎn)品音質(zhì)不良。

圖1.多面出風產(chǎn)品

圖2.電機安裝示意圖

2.問題分析

針對此款電機的安裝方式與軸承受力進行分析。首先，定義電機長軸端軸承為1#軸承；短軸端為2#軸承，如圖3。電機內(nèi)的1#、2#兩套軸承由于受到波片彈力與轉(zhuǎn)子自重作用下，軸承的內(nèi)外圈所受力的方向，如圖4。

從上述產(chǎn)品中抽取五臺電機進行拆解分析。對5個轉(zhuǎn)子上兩端軸承用手感覺其靈活性，發(fā)現(xiàn)這兩套軸承都有同一個特性，就是單邊旋轉(zhuǎn)有明顯卡滯現(xiàn)象，而另一面相對較好。

圖3.電機軸示意圖

圖4.電機軸承受力分析

圖5.軸承a、b面受力分析

1#、2#軸承在a面受力旋轉(zhuǎn)時都會有明顯手感不良，但是b面旋轉(zhuǎn)卻手感良好，如下圖5。結(jié)合電機內(nèi)軸承所受力方向來看，向著與受力方向一致旋轉(zhuǎn)就會有明顯轉(zhuǎn)動不順暢，而反向就較為好一些。初步認為這是軸承滾道與鋼球之間產(chǎn)生干磨擦的可能。

將軸承取下并對其各項技術(shù)參數(shù)進行檢測，數(shù)據(jù)如下表1。從表格可以看出，內(nèi)徑、外徑、軸承硬度指標均在生產(chǎn)工藝控制范圍內(nèi)。注脂量有兩套偏低，與清洗誤差關(guān)系。軸承振動等級已經(jīng)成為Z1組，受力方向的一面分貝值也要高于另一向（合格產(chǎn)品均為Z4組，分貝值≤27dB）。

表1：問題軸承檢測數(shù)據(jù)

分別對5臺電機的10套軸承的內(nèi)圈滾道、外圈滾道和鋼球表面使用顯微鏡檢測，如下圖6。

圖6.軸承顯微鏡檢測圖從以上用顯微鏡放大63倍進行檢查所拍的圖片來分析：

1）、軸承1內(nèi)油脂比軸承2變色嚴重，這與電機結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系。因為電機短軸端端蓋是封閉的，長軸端端蓋有些散熱排氣孔。這說明電機絕緣漆烘干程度不夠內(nèi)部殘留的酸性氣體會順著排氣孔往外流，所以對長軸端的軸承1影響最大，變色也就越加嚴重。

2）內(nèi)圈滾道、外圈滾道和鋼球表面均有嚴重的微動磨損痕跡。每顆鋼球與滾道接觸位置處都有2～3個點，這是因為電機轉(zhuǎn)子有幾次非常輕微的轉(zhuǎn)動，整個滾道對應(yīng)鋼球顆數(shù)有8處這種缺陷。

3.綜合分析

3.1電機在裝入整機后在較長時間內(nèi)處在一個封閉的包裝箱內(nèi)，電機漆包線上殘留的絕緣漆揮發(fā)出的酸性物質(zhì)得不到充分的排出，容易被油脂吸收，并與油脂產(chǎn)生水解反應(yīng)（漆內(nèi)甲醛+水分子→甲酸+潤滑脂→水解→腐蝕）。導致油脂出現(xiàn)變色，油膜變薄，不耐沖擊，并且各項指標均降低。

3.2電機長時間處于靜止狀態(tài)，軸承受到波型片作用力下鋼球壓住滾道，導致鋼球與滾道表面干接觸。該電機軸承的油脂是低噪音、低粘度的特性，潤滑脂未不能形成很好的保護油膜。加上長途運輸?shù)念嵅ㄕ駝痈鼤觿×私佑|點間的微動磨損。所以才造成接觸點部位產(chǎn)生了磨痕，待電機工作時噪音也因此產(chǎn)生。

3.3潤滑只有在不斷的運轉(zhuǎn)條件才能連續(xù)分離出抗磨潤滑劑。潤滑脂就如同海棉浸了油一樣是需要給它力才能擠出油。并且在靜止狀態(tài)下潤滑脂產(chǎn)生氧化速度要比運動時更快，油脂的性能也會產(chǎn)生影響。

4.結(jié)束語

4.1電機絕緣漆選用性能更加穩(wěn)定的材料，如：使用非溶劑型絕緣漆、不含酸性成份的溶劑清漆。需確保定子烘干時間和涼干工藝，并且在通風處讓有害氣體釋放完全最少4小時以上。庫存產(chǎn)品存放必須保證內(nèi)部的通風狀態(tài)及控制溫度和濕度，讓殘留有害氣體得到充分排出包裝箱。并且電機不宜停放時間過長。

4.2該軸承油脂主要是低噪音，其油膜非常薄，抗微動磨損性能不好。建議根據(jù)電機功率和使用場合不同（如商用中央空調(diào)，家用小型中央空調(diào)，柜機等功率不一樣受力也不一樣同）盡可能選用粘度高、油膜厚一點的油脂，這樣軸承抗微動磨損會有很大改善。

4.3電機裝配后能夠連運轉(zhuǎn)3～5分鐘，使軸承內(nèi)油脂更均勻，形成較均勻的油膜。

4.4電機內(nèi)軸承軸向預壓力計算方法與建議范圍：

軸向預壓力=軸承徑向額定最大靜載荷* 2%