摘要：发电机滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因，其承载能力、旋转精度和耐磨性能等会发生变化。当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时，轴承就会发生故障甚至失效，柴油发电机组将会停转，因此需要在短期内查出发生的原因，并采取相应的措施。本文系统阐述发电机滚动轴承的常见故障类型、失效原因、维护保养方法及检查鉴定规范，为柴油发电机组轴承的日常维护与故障诊断提供技术指导。
一、发电机滚动轴承的常见故障
滚动轴承由内圈、外圈、滚动体（滚珠或滚柱）和保持架四部分组成，如图1所示。发电机滚动轴承运行日久之后会产生以下故障：
1. 间隙过大与磨损严重
（1）发电机滚动轴承间隙过大，磨损严重，导致转子径向窜动增大。径向间隙增大会使发电机定子与转子之间的气隙不均匀，导致磁路不平衡，产生附加振动和电磁噪声，严重时可能造成定转子碰擦（扫膛事故）。
（2）轴承间隙过大的主要原因包括：滚动体和滚道的正常磨损累积、疲劳剥落导致的表面材料损失、以及保持架磨损导致的滚动体位置偏移。
2. 保持架变形或碎裂
（1）保持架变形或碎裂，使滚动体失去正确的位置约束，造成滚动体之间相互碰撞或与内外圈异常接触。保持架损坏后，滚动体可能聚集在轴承的一侧，导致轴承卡死或严重振动。
（2）保持架损坏的原因包括：安装时冲击力过大、润滑不良导致摩擦加剧、高速运转下的离心力过大以及轴承游隙选择不当。
3. 滚动体磨损与破碎
（1）滚动体磨损变形，严重时破碎。破碎的金属碎片会进一步刮伤内外圈滚道，造成轴承的完全损坏。
（2）滚动体表面的磨损形态可以反映故障原因：沿圆周方向的均匀磨损表明正常疲劳，轴向划痕表明有硬质颗粒侵入，电蚀麻点表明有轴电流通过轴承。
4. 轴承过热变色
（1）发电机滚动轴承过热，颜色变蓝色，大都是因发电机滚动轴承长期过热引起（通常由于润滑不良、负载过大或散热不畅所致）。轴承颜色发蓝说明温度已超过200 ℃，此时轴承材料的硬度和尺寸稳定性已发生不可逆变化。
（2）过热的其他迹象包括：润滑脂碳化变黑、保持架变色、密封圈老化龟裂。长期过热会降低轴承钢的硬度（从HRC60～62降至HRC45以下），显著缩短轴承剩余寿命。
5. 表面疲劳与腐蚀
（1）发电机滚动轴承内圈、外圈以及滚动体磨损，出现麻坑或锈迹。麻坑通常由电蚀（轴电流放电）或疲劳剥落引起，锈迹则表明轴承曾受潮或进水。
（2）轴电流的产生原因包括：发电机磁路不对称、转子绕组接地、静电积累等。轴电流通过轴承时会在滚道和滚动体表面产生电火花蚀坑，形成搓板状条纹，加速轴承失效。
6. 运转异常声音
轴承运转时的声音特征是判断故障类型的重要依据。正常轴承运转时有均匀的“嗡嗡”声，当出现以下异常声音时应及时检查：
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金属撞击声（“咔嗒”声）：可能为滚动体破碎或保持架断裂；
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高频摩擦声（“吱吱”声）：表明润滑不足或润滑脂干涸；
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周期性冲击声：可能为滚动体表面有压痕或滚道局部剥落；
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尖锐啸叫声：表明轴承间隙过小或安装过紧。
7. 振动加剧
轴承故障会引起机组振动加剧。轻微振动通过机座传递，严重时整台机组均可感知。振动加剧的原因包括：轴承间隙过大导致转子动平衡破坏、滚动体不均匀磨损产生周期性的激振力、保持架损坏导致滚动体运动不规则。
图1 发电机滚动轴承的结构图
二、发电机滚动轴承的失效原因
据统计，约三分之一的原因是轴承已经到了疲劳剥落期，属于正常失效；三分之一的原因是由于润滑不良导致提前失效；三分之一的原因是由于污物进入轴承或安装不正确，造成轴承提前失效。具体失效原因可归纳为以下20类：
1. 润滑相关问题
（1）润滑脂、润滑油过期失效或选型错误。不同转速、不同工作温度对润滑脂的粘度、滴点和稠度有不同要求，选型错误会导致润滑失效。
（2）轴承箱内润滑脂过满或油位过高；润滑脂不足或油位过低。润滑脂过满会导致运转阻力增大和散热不良，不足则导致干摩擦。
2. 密封与泄漏问题
接触油封过盈量过大或弹簧过紧，导致密封唇口与轴之间摩擦力增大，发热增加；接触油封磨损严重，导致润滑油泄漏，轴承失去润滑。
3. 轴与轴承配合问题
（1）轴的直径过大（过盈量太大，轴承安装困难）或过小（过盈量不足，内圈在轴上打滑）。
（2）两个或多个轴承同轴度不好，造成轴承承受附加弯矩。
（3）轴和轴承内套或外套扭曲，产生附加应力。
（4）由于轴肩尺寸不合理致使轴弯曲，轴肩过大或过小均会影响轴承的轴向定位和受力状态。
4. 安装与定位问题
（1）轴肩在轴承箱内接触面积过小，致使轴承外环扭曲，轴承外圈受力不均。
（2）轴肩摩擦到轴承密封盖，轴承密封盖发生扭曲，影响密封效果和轴承端面定位。
（3）紧定套筒锁紧不够（轴承松动）或过分锁紧（轴承变形）。
（4）防松卡环接触到轴承，造成附加摩擦和异常磨损。
5. 游隙与配合间隙问题
（1）轴承游隙过大致使轴发生振动，影响发电机气隙均匀性和运行平稳性。
（2）轴承游隙过小。由于轴膨胀导致轴承间隙变小，使轴承内圈膨胀严重，减小了轴承游隙，导致轴承卡死或过热。
6. 轴承座与箱体问题
（1）轴承箱内孔不圆、轴承箱扭曲变形、支撑面不平、轴承箱孔内径过小（轴承安装困难或卡死）、轴承箱孔过大（外圈在箱孔内打滑）、受力不平衡。
（2）由于箱孔的材料材质过软，受力后孔径变大，致使外圈在箱孔内打滑。外圈打滑会加剧轴承座磨损，并使轴承无法获得有效的径向支撑。
7. 清洁度与污染问题
（1）安装轴承前，轴承箱内的碎片等杂物没有清除干净，造成安装后轴承运行初期即发生异常磨损。
（2）杂物、沙粒、炭粉、水、酸、油漆等污物进入轴承箱内。水分和酸类会引起锈蚀和腐蚀，硬质颗粒（沙粒、金属屑）会造成磨粒磨损。
8. 安装操作与使用问题
（1）不正确的安装方式，用锤子直接敲击轴承，会造成轴承滚道和滚动体的冲击损伤。
（2）由于急速启动，致使滚动体上有擦痕。急速启动时润滑尚未建立，滚动体在滚道上滑动而非滚动，造成表面擦伤。
（3）机器中的转动件与静止件接触，产生额外的摩擦和发热。
三、发电机滚动轴承的维护
1. 温度监控
发电机轴承允许温升一般为60 ℃（即环境温度+60 ℃，对于环境温度40 ℃，轴承最高允许温度100 ℃），应经常检查轴承的温度，通常可以用水银温度计或酒精温度计来测量（测量轴承外盖表面）。但也可用触觉来检查——如果手能长时间紧密接触轴承外盖而不感觉灼烫，说明轴承运行尚未超过允许温升（手的感觉约可判断55～60 ℃）。
2. 声音监听
经常监听轴承运行时有无异常噪声，运行正常时发电机滚动轴承有均匀的嗡嗡声，而不应有其他的杂声。如听到冲击声（间断性敲击声），则可能有一个或几个滚珠轧碎。如听到“吱吱”声（高频摩擦声），表示轴承的润滑油不足或润滑脂已干涸。
3. 密封维护
要保持轴承密封情况良好，以免灰尘侵入，减少轴承的磨损同时以防漏油，以免轴承润滑不良。密封件应定期检查，发现老化、硬化或唇口磨损应及时更换。
4. 润滑管理
轴承的润滑油脂应保持清洁和足够量。发电机滚动轴承在运行2500～3000小时后应更换润滑油脂，在运行1000～1500小时后应添一次油。更换轴承润滑油脂时，应用汽油（或煤油）将轴承和轴承盖洗干净，润滑油脂的用量不宜超过轴承盖容积的2/3——对于转速在2000 r/min以上的发电机应减少为1/2。润滑脂过多会导致运转温度升高，过少则无法形成有效油膜。
5. 滚动轴承的清洗
对拆下的旧滚动轴承清洗的目的，是检查滚动轴承的质量情况，以确定是否可继续使用。建议采用805洗涤剂进行清洗：如图2所示，首先将滚动轴承内的旧油用竹板刮净（不可使用金属刮刀，以免划伤滚道表面），然后将805洗涤剂兑水（98%左右）加热至60～70 ℃，用毛刷进行清洗。采用805洗涤剂清洗滚动轴承比用汽油或煤油的方法优点是安全（不易燃）、无毒、节能、成本低。由于该洗涤剂具有暂时的防锈能力（能保持7天），所以不必担心清洗后的滚动轴承生锈。
当然，除滚动轴承外，对于滚动轴承盖、密封圈、转动配合部位以及端盖滚动轴承室等，均可用805洗涤剂进行清洗，清洗后要擦干或吹干并涂上一层薄油。
图2 发电机滚动轴承的清洗方法
四、发电机滚动轴承的检查
轴承拆下来并清洗干净后，为了鉴定能否继续使用，可按下面的“看、听、扳、量”四字法进行全面检查：
1. “看”——外观目视检查
（1）观察轴承的滚珠（或滚柱）、内外圈等部分是否有破损、锈蚀或裂纹。检查滚道表面是否有剥落、麻点或变色（蓝色表示过热）。检查保持架是否有变形、断裂或铆钉松动。
（2）表面缺陷的详细判别：
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剥落：滚道表面呈片状脱落，边缘锐利，表明已发生接触疲劳，不可继续使用。
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麻点（微动磨损） ：表面呈细小凹坑，通常由振动引起的微动磨损或轴电流放电造成。
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蓝黑色变色：表明轴承曾长时间处于200 ℃以上高温，材料硬度已下降，应报废。
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轴向划痕：表明有硬质颗粒（沙粒、金属屑）通过轴承，应同时排查润滑系统过滤情况。
（3）使用放大镜（5～10倍）检查微小裂纹和早期剥落，对于大型轴承建议使用工业内窥镜辅助检查滚道表面。
2. “听”——旋转声音检查
（1）如图3所示，拨转轴承，如果声音均匀、转动灵活轻快，则是好的；若有不正常的杂声（咔嗒声、沙沙声）、转动不灵活，说明有毛病。应将轴承放在干净的纸上拨转，倾听其声音，排除其他杂音的干扰。
（2）听音检查时应进行对比：同一批轴承在相同条件下进行声音对比，更易分辨异常。用手感配合听音，感受转动过程中是否有卡滞或轻重不均。
3. “扳”——径向与轴向间隙手感检查
（1）如图4所示，扳动轴承内圈，若感觉有松旷的现象，则滚珠与内外圈的间隙可能太大。用手捏住轴承外圈，另一手扳动内圈，感受径向间隙和轴向间隙是否在正常范围内。
（2）轴向间隙检查：将轴承平放，用手按压外圈，用塞尺或千分表测量外圈在轴向的移动量，超出允许值则应报废。
4. “量”——精密测量
（1）用塞尺测量滚珠（或滚柱）与内圈的间隙，如超出磨损最大许可值，则应更新轴承。测量时，将塞尺插入滚动体与内圈滚道之间，在圆周方向多取几个测量点，取最大值。
（2）使用量具时，应先将轴承清洗干净并干燥，测量环境温度应与标准温度（20 ℃）接近，避免温差引起的测量误差。测量内圈内径和外圈外径，与标准尺寸对比，若磨损量超过轴承原始尺寸的0.02%～0.05%（具体以机型要求为准），则应更换。
（3）使用专用轴承检查仪（如轴承游隙测量仪）进行精确测量，对大型发电机轴承，建议使用千分表测量径向跳动和轴向跳动。
5. 检查结果的综合判定
轴承是否可继续使用的判定原则：
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可继续使用：内外圈和滚动体表面光洁，无剥落、裂纹和明显磨损，转动灵活无异响。
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可修复后使用：有轻微磨损或锈迹，经清洗和打磨后可继续使用（仅限于非关键部位的轴承）。
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报废更换：滚动体或滚道有剥落、裂纹、变色、麻点或间隙明显超限。
6. 轴承更换的基本原则
（1）超过磨损限度时应更换新轴承，原则上应换以同规格的轴承（同型号、同精度等级、同游隙等级）。更换时应核对轴承上的型号标记，确保与原轴承完全一致。
（2）若无所需要的轴承型号，在不得已的情况下，可用另一规格的轴承来代替，但代用轴承的载荷质量应适合所代替的轴承。代用轴承的几何尺寸与原轴承稍有差别时，应加设止推环或内、外套筒。代用轴承的额定动载荷不应低于原轴承的90%，极限转速不应低于原轴承。
（3）更换轴承时，应同时更换新的密封圈和锁紧垫圈，确保密封和防松效果。
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图3 用手摆动滚动轴承外圈 |
图4 滚动轴晃动检查 |
总结
发电机滚动轴承的故障主要表现为间隙过大、保持架变形、滚动体磨损、过热变色以及表面麻坑或锈蚀等形式。失效原因中约三分之一为正常疲劳剥落，三分之二与润滑不良、污物侵入或安装不当有关。在日常维护中应重点加强温度监控、声音监听、密封维护和润滑管理，定期按照2500～3000小时更换润滑脂，1000～1500小时补充润滑脂。对拆下的旧轴承应采用805洗涤剂等安全方法清洗，并通过“看、听、扳、量”四字法进行全面检查鉴定——“看”外观缺陷、“听”旋转声音、“扳”间隙手感、“量”精确尺寸。规范的维护和及时的故障诊断是延长发电机滚动轴承使用寿命、保障柴油发电机组可靠运行的重要措施。
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