电机轴弯曲的振动表现,电机的轴向振动测什么位置

一、设备概况

引风机电机为湘潭电机厂生产的YYK710-6W鼠笼式电机，额定电压6 kV，额定功率2 900 kW。额定转速为993转/分。支撑电机转子的两个轴承为滚动轴承，其中驱动端轴承为SKF生产的23044CC/C3W33双列圆锥滚子轴承，非驱动端为SKF生产的深沟滚子轴承。两个轴承的润滑方式都是脂润滑，两个轴承都安装在电机大端盖的轴承座内。轴承座和大端盖的加工精度直接决定了电机转子和定子的同心度，现场无法调整。轴系示意图见图1。

图1电机和引风机轴系示意图

电机通过弹性联轴器与引风机连接。引风机由两个支撑轴承和一个推力轴承支撑。这三个轴承是滚动轴承，安装在轴承箱中。电机和引风机大修时进行了解体检查，更换了电机和引风机的所有滚动轴承。检修后发现电机前后轴承轴向振动大，影响设备安全运行。

二、故障特点及原因分析1振动测试

测量电机和风扇的振动，发现风扇轴承箱的水平、垂直和轴向振动在20um以内，两个电机轴承的水平和垂直振动在30u以内，而电机驱动端轴承的轴向振动达到125um，自由端轴承的轴向振动达到90um，如表1所示。

检查电机两个轴承螺栓无松动，振动无大的差异，排除连接刚度低导致振动故障的可能。

测试了电机前后大端盖轴向振动的外特性。测点布置见图2，测量结果见表2。从表2可以看出，小端盖附近振动大，但与电机外壳连接处振动小，大端盖下部振动小，上部振动大。

图2电机两轴承大端盖轴向振动测点。

解开连接电机和风扇的联轴器。电机独立运行并测量其振动(见表1)。电机两轴承水平、垂直、轴向振动无实质性变化，再次测量电机盖轴向振动外特性无明显变化。现场测量表明，电机侧联轴器跳动值小于30um。

2原因分析

电机带风扇运转时，风扇轴承箱的振动很小，说明风扇本身不存在质量不平衡、轴承损坏或安装不良的故障。单转电机的轴承振动与带风扇的相比没有明显变化，可以排除联轴器对中不良的故障，通过测量电机侧联轴器跳动可以排除电机联轴器套筒不良的问题。

从表1中的测试数据，可以判断出主电机体与电机的轴向振动较大。无论电机带风扇运行还是单向旋转，电机两个轴承的水平和垂直振动都小于40um，都在优良标准之内，说明电机旋转后平衡良好。此外，电机带负载时，振动和空转差别很小，可以排除电机转子不对中引起的电机气隙不均匀或笼条松动等电气故障。

电机驱动端水平和垂直方向的振动频谱见图3。

由于整体振动较小，频谱中整数倍频的高次谐波比较明显，但不能说明故障的具体原因。

计算出轴承外圈故障频率为I频率的11.3倍。如果滚动轴承没有故障，任何故障频率都不应该出现在当前频谱上。从图3可以看出，有明显的工频comp

从表1和表2中还可以发现，电机驱动端和自由端轴承轴向振动的主要成分基本相同，且振动远大于水平和垂直方向的振动，而一般轴承损坏主要影响轴承的水平和垂直振动。一般轴承轴向振动的原因是轴承安装不当，或轴承座受力点不在其几何中心，使轴承在转子转动时会产生同步振荡，造成轴向振动过大。

3故障确认

在驱动端轴承解体过程中，轴承外圈与轴承座之间有很大的张力。将轴承从轴承座中取出后，发现轴承外圈表面和轴承座内孔表面有拉毛痕迹，轴承座内孔粗糙甚至被腐蚀。一般轴承的外圈和轴承座的内孔都比较粗糙，这是不顾轴承座内孔粗糙强行安装造成的。

电机驱动端轴承座的结构不同于一般轴承座，它有弹性阻尼减震器。其结构见图4。该系统主要由一个垫圈、16个弹簧和一个圆周定位销组成。垫圈的外径接近轴承外圈的外径，内径略小于轴承外圈的内径。垫圈与轴承外圈接触的端面比较粗糙，另一面有16个凹槽和2个通孔。16个弹簧的一端安装在16个凹槽内，弹簧的另一端安装在轴承座小端盖相应的16个凹槽内。小端盖上的定位销与垫圈的通孔相配合。轴承安装后，轴承、垫圈和弹簧安装在由内端盖、轴承座和小端盖组成的轴承腔内，小端盖通过16个弹簧和垫圈轴向推动轴承外圈。

对于承受稳定载荷，外圈不承受扭矩的滚动轴承，安装时外圈与轴承座之间应有一定的间隙，因此外圈在轴承座内有一定的轴向移动量。首先，轴承在轴承座中的位置可以自由调节。第二，系统通过弹簧阻尼系统将轴承外圈的轴向振动传递到小端盖，可以大大衰减，本质上是通过增加系统阻尼来减少振动。同时，定位销可以防止垫圈周向转动，也可以防止轴承的外圈在轴承座内随滚子和内圈转动。

通过分析振动测试数据和轴承拆卸检查过程中发现的问题，可以确定电机轴向振动大的原因是轴承外圈与轴承座的配合力过大，使减振系统失效，弹簧外圈的轴向力直接传递到轴承座上。另一方面，轴承外圈在轴承座中的位置不能很好地调整，使力在转子上的作用点不能与轴承座的几何中心重合，造成轴承座摆动。另外，垫片定位销变形，也导致减震器无法正常工作。

三、故障处理

对于上述故障，应采取以下措施：

1)去除已经粗糙化的轴承外圈和轴承座内表面的毛刺，打磨光滑，然后装入轴承座。

2)更换阻尼减振器垫圈上变形的定位销。

重新加载后，测试电机空转时的振动，结果如表3所示。电机两个轴承的水平、垂直和轴向振动均小于30um，达到优良标准。引风机运行后，电机轴承振动略有增加，但最大值仅为36um，仍在优良标准范围内。