排水泵轴承温度高的原因分析

排水泵轴承的加油脂周期是运行2500小时加一次油脂，油脂型号是锂基润滑脂#2或#3。驱动端加130克，泵端加225克，加油脂前设备必须运行至少半小时。每次加油脂时，若温度异常上升则停止加油，待温度恢复正常后继续加，因为加油脂后温度异常上升，每次加油脂要分三、四次才能完成。在以前的加油脂中，由于没有经验也没有详细规定加油的操作步骤，加油时工作人员都是一次性将油脂加入，然后轴承温度就直线异常上升。

►泵轴承油脂的自我更替
　　在讨论根本原因之前，先解释一下泵轴承油脂的自我更替。给泵轴承新加的油脂，油脂并没有直接加到轴承的滚珠和滚道上，而是首先加到轴承的外围。油脂的更替有两种情况，在运行的时候加油脂，那么油脂依靠油枪压力就会挤入到轴承的滚道中去；在正常的运行过程中，轴承也会自动将流动性差的老油脂排除，而将新的流动性好的油脂逐渐吸到轴承的滚道上来。下面从微观动力学角度来解释后一种自动更替过程。

图1是一个简化后的物理模型，滚珠滚动，滚道简化为一道直壁板，中间是油脂层，滚珠表面接触压力极大，此时滚珠和滚道的接触区域会发生弹性变形，并且油的粘度不再是恒定的，在极大压力作用下，油膜具有很大的弹性模量，此时可以认为油膜的厚度接近恒定值。当滚珠刚滚过油膜时，油膜入口压力骤然升至极高的压力，此时由于油膜粘度极大，油膜即使很薄，也来不及分开，接触区域已经滑过，而接触区域的出口，压力突然接近于零值，此时油膜压能转化为动能，流动速度加大，一部分油脂脱离原油膜，同时由于空间突然争大，压力被释放而急剧降低，压力低过周围油脂压力，使得旁边的流动性好的油脂向出口区补充，新补充的油脂会随着滚珠的滚动又进入进口区，这样就实现了油脂的动力性流动，即一部分流出，一部分流进。那些流性差的老油脂则逐渐地被排挤出滚道。轴承正是在这种压力的变化和新老油脂的流动性差异下，实现了油脂连续流动和新老油脂的更替。

►油脂的自然消耗
　　矿物油脂是矿物基油和添加剂通过稠化剂稠化而成。它是从原油中经过蒸馏制成的，实际是以各种烃为主的多种成份的混合物。这些物质在性能上略有差点异，当设备运行的时候，这些差异会导致矿物基油从稠化剂中分离出来，其组份也会产生各种反应而变质，温度越高变质越快。滚动轴承中，轴承润滑遵循弹性流动压润滑理论，此时接触应力可以达到1-4万大气压；金属表面将发生弹性变形；由于高压，润滑油脂的粘度不是恒定的数值。其润滑的整体状况取绝于油脂厚度分布和弹性变形分布。在高温极压的作用下，润滑脂中的基油和稠化剂会分离，基油析出，形成油蒸汽蒸发或者液体流出，而油脂由于逐渐脱油变干，会失去润滑承压的功能，所以需要定期补充新油，以保证轴承的健康运行。

►加油过程分析
　　排水泵轴承油脂不是加得越多越好，也不是越快越好，如果油量过多，不仅会增加油脂内磨擦而产生热量，而且会阻碍油脂散热，导致温度升高。而温度升高，会使油脂粘度下降，同时流动性增大，散热效果变好，使得轴承温度逐渐下降，最终回落到设计温度。这相当于一个负反馈，使得轴承温度总是往设计温度方向平衡。
　　在正常运行状态下，排水泵轴承温度是稳定的，润滑脂因运行产生的热量和散热在设计温度下达到平衡。当在运行状态加油脂时，油脂是一枪一枪加入的，间隔时间比较长，加油速率非常低，新油和老油融合在一起，所以只会导致轴承温度缓慢上升，但随着油脂温度升高，油粘度下降，流动性增加，散热好，产生热量少，温度朝着下降的趋势走。最终在设计温度下达到平衡。现场表现就是加油脂后温度上升，经过一段时间运行后，温度达到正常。
　　但是对于排水泵推力轴承，由于轴承室设计不合理，两个轴承并排靠在一起，内部散热不佳油脂要穿过两个并排轴承的阻力非常大，况且该泵加油油嘴既不在中间（若在中间，新油会靠油枪压力向两边挤压，将两个轴承内的老油替换），也不是在上面（油嘴在上面新油则可以利用重力、流动性和油枪的挤压力顺利地将老油更换），而是在两个轴承的下面。新加的油，在油枪的作用下，一部分会往下掉，从间隙中流走，一部分靠压力极其缓慢的向上挤，把上轴承的老油挤掉。这中间还有一个过程，如果因排油阻力大致使上推力轴承的油脂消耗得不到补充时，那么该轴承的油脂基油被消耗，但是稠化剂和添加剂并不会被消耗，局部油脂相对变稠。变稠后，不仅更难被替换，而且内摩擦阻力会增大。在这种情况下，如果一定量的油脂稠化到一定的程度，从冷态时启动泵也会发生轴承温度上升现象，高到一个足够高的温度，油脂的流动性能够克服排油通道的阻力，就能够将温度降低。现场表现就是在没有加油脂的情况下，被切换的泵轴承温度升高，运行一段时间后，温度又降低。某些情况下，当泵停止运行之后，润滑脂会得到冷却，粘度增大，此时再启动泵，由于油的粘度已经比正常运行时更大，使它的流动性减小，散热效果差；如果同时轴承室内油量过多，产生热量反而大，散热和产生热不能达到平衡，温度一直上升，直到温度上升到油粘度变得足够低，散热在过产生热，流动性增大，多余油脂排出，在散热和产生热在一个新的动态平衡过程中，轴承温度降低，恢复到正常。这种情况现场出现过好多次。如果在补油过程中，加油过猛，会很快打破散热和产生热的平衡，导致温度上升，这就是以前没有详细规定加油步骤的时候，猛一加油温度就上升的根本原因。

►排水泵轴承温度高的根本原因
　　轴承室设计不合理，导致轴承散热和排油都不顺畅，油脂的产生热和散热难以达到平衡，导致轴承温度上升，这就是排水泵轴承温度异常升高的根本原因。再加上油脂过多（因为这种设计的轴承室比较难以消化这些多余的油脂），所以才会诸多发热现象。有时加油脂量过多，或者加油脂太猛，导致轴承温度升高。有时加油脂方法不当而导致温度上升。（事实上，其它设备加油脂也导致轴承温度升高，但由于上推力轴承室结构不合理，降温过程显得漫长而引人注目。）

解决排水泵轴承温度高的办法

如果轴承室油脂量已经加多并且持续高温，可以有两种方法处理：一种是在泵运行时用干净的压缩空气将多余的油脂吹出，轴承温度会降低，此时注吹油脂的持续时间不能太长，否则油脂吹至过少，也会导致轴承温度降低后再次升高；另一种是通过外部冷却轴室，经过长时间的运行后，轴承室的油脂掉出，温度自行降低。要消除加油脂后轴承温度升高的现象，可以采取少量多次加油脂的方法，并同时减少每次所加的油脂量。彻底解决排水泵轴承温度高的问题，就需要更换改轴承室设计，使得轴承排油阻力小，内部散热好。