深谈轴承电蚀问题（一）

轴承电蚀问题是一个经常被提及的问题，不过目前大多数资料里介绍轴承电蚀问题无非是从为什么轴承会发生电蚀，轴承电蚀的形貌特征，以及如何处理轴承电蚀的角度展开。事实上，在本公众号前面的问题对上述几个部分也做了详细的介绍。本文从一些其他角度为各位读者介绍轴承电蚀问题。

——轴承过电流是什么样的过程？

——轴承电蚀的损伤过程是怎样的？

——绝缘轴承能彻底解决轴承电蚀问题么？

——电刷放几个？怎么放?

——多大电压会引起轴承电蚀？

一、轴承过电流是怎样的过程？

在其他文章中介绍了轴承过电流的原因，包括电机电磁设计问题、接地问题、变频器开关元件问题、工模电压问题等等。此处不赘述，但是不论何种原因，轴承过电流是由于轴承不同部位存在电势差，同时存在电流通路引起的。

一般的轴承都是钢制轴承，轴承内圈、外圈、滚动体都是金属导体，构成了电流通路的条件。因此当轴承的这些部件之间存在电势差的时候，就具备了过电流的条件，电流就会流经轴承。

如果轴承内部都是稳定的导体，那么这样的过电流似乎对轴承影响不大。问题是，轴承内部存在其他一些因素。

首先，轴承的润滑介质问题。一般地，轴承的润滑介质导电性无法和金属材料相比，因此是一个相对的绝缘体。轴承滚道和滚动体之间的润滑油膜相当于一个电容结构。当电容极板（滚道和滚动体）之间的电势差达到一定量级的时候，就会出现润滑油膜的击穿。此时就造成了轴承过电流。

如果上述的击穿是一个瞬时过程，就构成一个瞬时电流。如果连续发生则构成连续电流。

不难发现，当轴承内圈外圈存在一定电势差的时候，就会发生外圈滚道和滚动体之间的过电流以及内圈滚道与滚动体之间的过电流情形。而一点电流形成，在电机的端盖上呈现一个分布不均匀的面电流，这个面电流集中于滚动体和滚道接触的数个接触点。

考虑动态过程，滚动体和滚道之间是相对运动的，在轴承承载并运转的时候，轴承内润滑油膜的厚度是一个动态的过程，这就造成回路上电容的波动。同时滚动体和滚道接触点数量的变化，也会影响过电流的电流密度。

二、轴承电蚀的损伤过程是怎样的？

从上述轴承过电流状态的描述不难看出，瞬时电流击穿润滑油膜形成轴承过电流。

首先考虑单次击穿的情形。当轴承润滑膜被击穿的时候，首先是出现局部的高温（甚至火花），这个局部高温会首先烧毁润滑（润滑剂碳化）。如果这个瞬时高温的温度并没有高到影响金属的程度，则轴承出现的状态是润滑脂碳化继而引起的轴承润滑不良。

事实上，一般这种击穿温度都会较高（有资料表明，击穿温度可以高达4000℃）。显然这样的温度将影响轴承的金属材质。金属在这样的高温下会出现融化，从而在原本机加工滚动体及滚道表面形成微小的电蚀凹坑。显微镜下会看到凹坑边缘以及中心的状态分布（含碳量变化引起）。此处不继续深入介绍，有兴趣的专业读者可以单独咨询。

上述阐述的是单次油膜击穿的情形。实际工况中几乎很少出现单次击穿（多年前的直流电机中有偶发），当多次击穿累积起来，就会使轴承滚动体和滚道表面呈现灰暗的形貌，进而在滚道表面形成常见的搓板纹。（关于搓板纹的形成比较深入，此处不做过于深入的探讨）。