石墨軸承出現斷裂的原因分析

作者:jcadmin 發布時間:2019-07-23 14:09:47

石墨軸承是隨著機械設備的性能要求,在金屬軸承的基礎上開發并發展起來的炭質軸承。炭質軸承有不同于金屬軸承的特性,如自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、質輕等。在飛機電氣系統電動機中,常使用石墨軸承作為機械滑動基件。已有文獻對石墨制零件的故障進行了分析,但對于電動機用石墨軸承未見相關文獻研究。

電動機經修理后進行試驗,發現其信號指示燈不亮。測量發現黃線和紅線斷路,通電后電機不工作。進行分解檢查發現,C相電路中溫度保險絲熔斷,石墨軸承斷裂損壞。為查明石墨軸承斷裂原因,對電動機內與石墨軸承接觸的相關零件進行外觀觀察、體視檢查、組織檢查、硬度測試,對石墨軸承的斷口進行微觀分析,找出斷裂原因并提出改進建議,為后續該類型產品的故障判斷與預防提供依據。

結合微觀觀察到石墨軸承碎塊斷口內部樹脂炭化形成的孔洞,以及相接觸的鋼制與鋁環的端面燒傷特征,可以判斷該石墨軸承是由于轉子轉動過程中,其上端面與石墨軸承端面接觸磨損,產生熱損傷并造成過載斷裂。

石墨軸承

石墨軸承旁的鋁環端面的燒蝕特征以及石墨碎塊徑向斷口觀察到的樹脂炭化形成的孔洞,均說明該石墨軸承在服役過程中產生了大量的熱,高熱量的石墨碎塊斷裂甩出后燒傷了定子的銅絲。該熱量的來源最大可能性就是該石墨軸承的端面與轉子上端鋼制端面工作中發生摩擦,這與體視圖片、金相組織以及截面硬度檢查的結果相符。轉子鋼制端面的周向熔融磨損特征,端面到心部的組織變化,以及硬度上與心部的巨大差別,均說明轉子鋼制端面也受到非常大的摩擦熱作用。結合以上可以判斷,該石墨軸承在電動機服役過程中,由于石墨軸承端面與轉子鋼制端面相互摩擦產生大量熱,繼而導致石墨軸承部分區域發生樹脂炭化形成徑向裂紋。后續使用過程中,由于徑向裂紋存在使得石墨軸承在端面間摩擦力的作用發生沿周向的過載開裂。

由于電動機安裝后,石墨軸承端面與轉子上端面有一定間隙,正常使用過程中不發生磨損。建議對電動機的安裝過程進行控制,避免石墨軸承與轉子端面接觸,確保安裝間隙符合要求。

所以石墨軸承出現斷裂的三點原因:

(1) 電動機石墨軸承受熱損傷后產生過載斷裂;

(2) 石墨軸承端面與轉子鋼制端面工作中相互摩擦導致熱損傷產生;

(3) 建議控制電動機石墨軸承與轉子端面的安裝間隙,以減小相對摩擦導致的熱損傷。

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