空調用電機與軸承使用

廣東美的暖通設備有限公司 廣東佛山 528311

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

關鍵詞：軸承；軸承異音；原因分析

1.技術背景

在商用、家用空調領域常用多面出風產品（如圖1），其結構特點為吊裝電機配混流風葉。與掛壁空調等產品不同，上述產品對電機與軸承的裝配及相關工藝要求更高。如果相關工藝處理不好，很容易導致電機軸承壽命降低、品質下降、產品音質不良。

圖1.多面出風產品

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。電機內的1#、2#兩套軸承由于受到波片彈力與轉子自重作用下，軸承的內外圈所受力的方向，如圖4。

從上述產品中抽取五臺電機進行拆解分析。對5個轉子上兩端軸承用手感覺其靈活性，發現這兩套軸承都有同一個特性，就是單邊旋轉有明顯卡滯現象，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面受力旋轉時都會有明顯手感不良，但是b面旋轉卻手感良好，如下圖5。結合電機內軸承所受力方向來看，向著與受力方向一致旋轉就會有明顯轉動不順暢，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生干磨擦的可能。

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

表1：問題軸承檢測數據

分別對5臺電機的10套軸承的內圈滾道、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內油脂比軸承2變色嚴重，這與電機結構有一定關系。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，這是因為電機轉子有幾次非常輕微的轉動，整個滾道對應鋼球顆數有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處在一個封閉的包裝箱內，電機漆包線上殘留的絕緣漆揮發出的酸性物質得不到充分的排出，容易被油脂吸收，并與油脂產生水解反應（漆內甲醛+水分子→甲酸+潤滑脂→水解→腐蝕）。導致油脂出現變色，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，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。加上長途運輸的顛波振動更會加劇了接觸點間的微動磨損。所以才造成接觸點部位產生了磨痕，待電機工作時噪音也因此產生。

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

4.結束語

4.1電機絕緣漆選用性能更加穩定的材料，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。庫存產品存放必須保證內部的通風狀態及控制溫度和濕度，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。建議根據電機功率和使用場合不同（如商用中央空調，家用小型中央空調，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3～5分鐘，使軸承內油脂更均勻，形成較均勻的油膜。

4.4電機內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%