摘要：振动超差是电机特别是高速电机例行试验过程中遇到的最常见的不合格项之一。影响电机振动的因素非常多，通过试验测量得到的数据分析，无法精确地找到引起振动的根本原因，往往需要反复的试验及电机解体、复装等过程。文章依次介绍了试验、装配、配件等三类影响电机振动的因素及振动故障处理方法。
关键词：高速电机；振动故障；控制措施
1 引言
振动是衡量机器产品质量的指标之一，通常机械振动是有害的，它影响机器设计的工作性能和寿命，产生的噪声不仅污染环境，还直接影响人体健康，严重时还会导致整个机器或零部件的损坏。多年来，高速电机的振动问题一直是电机日常维护和检修的重点与难点。由于引起电机振动有多方面的原因，准确判定振动源较为困难，因此，掌握电机振动的知识，总结实际工作中的经验教训，对解决高速电机振动很有好处。
2 常见振动故障
2.1 转子弯曲
转子的弯曲有热弯曲与初始弯曲之分。转子热弯曲是转子因局部摩擦、受热或冷却不均勻而引起的。它的一种特征是在一定负荷下振动矢量随时间而变化，另一种是随负荷的改变而变化。因此，如需判定转子的不平衡振动是否是由于热弯曲而引起的，可在一定的转速下改变机组负荷，并测量振动矢量随负荷和时间的变化情况加以确定。转子初始弯曲是由于加工不良、残余应力或碰撞等原因造成的，转子本身在未旋转时已经弯曲，因而在旋转时产生不平衡振动。转子初始弯曲应在低速转动下检查转子各部位的径向跳动量予以判断。由转子弯曲引起的不平衡振动，其频谱特征与质量不平衡时的频谱特征较为相似。当转子弯曲不严重时，也可以用平衡方法加以校正。当弯曲严重时，则必须进行校直。
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图1 转子弯曲示意图
2.2 共振
共振是由作用在某个构件上的激振力频率和构件固有频率相同而弓丨起的，其本质和转子临界转速时共振相同。激振力的频率可由计算分析或由实测振动信号的频谱分析得到，而构件的固有频率通常用激振的方法来确定。激振常用的方法有：正弦波激振、正弦波扫描激振、冲击激振和随机激振，可根据临界转速的频响曲线、相频曲线或用“导纳圆”来判明共振点。通常可以通过改变构件的动特性（例如改变构件的刚度）、改变激振力的频率或増加外阻尼及减震器等方法来消除或减小共振。
2.3 油膜振荡
油膜振荡现象是滑动轴承油膜引起的一种自激振动，在高速旋转机械上较常见。一般高速转子除了绕其本身轴颈中心旋转外，有时轴颈中心还环绕某平衡点涡动，这种现象称油膜涡动。涡动的速度一般为转子角速度的40%ˉ60%，故又称半速涡动。持续增加转速，使转子的转速达到或超过一倍临界转速，此时当转子涡动频率等于转子系统第一阶临界转速频率时，转子将会突然产生剧烈振动，这种现象称为油膜振荡（或共振）。油膜振荡通常有如下特征：1）油膜振荡（共振）通常在一阶临界转速的二倍以上时发生。一旦发生振荡，振幅急剧加大，即使再提高转速，振幅也不会下降；（2）油膜共振时，轴颈中心的涡动频率为转子一阶固有频率；（3）半速涡动可能在一阶临界转速的二倍以下发生，涡动频率为转速的一半；（4）油膜振荡具有惯性效应，升速时产生油膜振荡的转速和降速时油膜振荡消失时的转速不相同。
3 电机振动故障的分析与解决
3.1 电机在运行状态下的检测
对于高速异步电动机来说，由于其转速度高、转子重量大的特点，有时在静止状态下初步检测电机底脚平面结果良好，但实际运行当中振动仍大，这时通过采用运行状态下对其各底脚平面振动值的测量来判断其底脚平面的接触和安装状况就显得非常的必要和直接了。具体方法为：在电机运行时(一般为额定状态)，测量电机各底脚平面的垂直振动及其对应的安装平面的垂直振动。安装平面的振动一般应远低于电机底脚平面的振动(前者是后者的20%以下)，如果安装平面振动大，应先考虑予以解决。如果安装平面振动都相当小，但局部底脚平面(一处或者两处)振动比其它底脚平面振动大，说明该处的电机底脚平面与安装平面接触不良。此时，必须吊起电机，检查接触面的情况，如果没有异物和突起等异常状况，可以选择采用加垫铜片或者不锈钢片的方法。与此同时，可适当增加振动较大点的底脚平面的紧固程度。对于高速异步电动机来说，如果轴伸底脚(一处或者两处)振动大，则可引起非轴伸端的轴向振动，使非轴伸端轴向振动增大。
3.2 轴承与主轴和轴承室配合的选择
对于高速电机，轴承与主轴和轴承室的配合问题至关重要，配合太紧容易造成轴承发热，严重时造成轴承烧损，配合太松则会出现跑圈以及振动不达标的问题。根据机械手册查找，轴承与轴配合时优选过盈配合，轴的公差带选m5，m6为宜,与轴承室配合时优选过渡配合,轴承室的公差带选H6，H7合适。经过查表及以往经验，建议合理配合精度为：主轴与轴承间为过盈配合0.01mm，轴承外径与轴承室为过渡配合0.01mm。电机拆解后发现负荷侧端盖轴承室内呈现暗红色，怀疑轴承外套与轴承室摩擦所致，经过测量，负荷侧端盖配合尺寸大于标准尺寸+0.04mm，因此对负荷侧端盖轴承室进行喷涂处理，将尺寸恢复为+0.01mm。
3.3 消除共振
在设计电机时，要求电机的临界转速应大于等于工作转速的1.3倍，即可满足电机振动的设计需求。当电动机转子为挠性转子时，在设计电机时，要求电机的临界转速应小于等于0.7倍的电机工作转速，一般在设计电机时要求电机的临界转速应在0.6-0.7倍的电机工作转速。消除共振的措施：（1）使电机工作转速避开临界转速的范围；（2）改变转子尺寸或轴承、支承座的动特性，以调整临界转速；（3）增加外咀尼。
3.4 配件控制措施
（1）机座或端盖不同心造成定转子不同心，引起电机振动超标。电机机座的两端止口及铁芯档不同心，端盖轴承室与止口不同心，都会导致转子歪斜，电机振动超标，对于高速电机尤是如此。加工端盖和机座时，要求一次装夹，一次加工到位，保证同心。（2）机座的止口档或端盖止口档、轴承室椭圆，导致轴承及整个轴承支撑面存在很大的应力，也会对电机振动产生影响。（3）机座及端盖的轴向长度超差，导致非固定端轴承内外圈不对齐，导致电机振动超标。轴承装配完成后，内环、圆螺母未装配前，检查轴承内外圈是否对齐。（4）高速电机转子端环强度不足导致电机高速运转时离心力端环变形，造成电机振动超标。端环入库检查时须检查其机械强度，端环焊接后测量其硬度，须在图纸要求范围内。
4 结束语
引起高速电机振动的原因是多方面的，常常是由多方面共同作用的结果。判定电机振动的原因时需根据振动时的状态、振动较大部位的特征、振动时电机是否发热等来综合判断。在工程中一般采用排除法进行判断，只有在工程实践中多积累经验，才能更好更快的判定产生振动的原因，并采取行之有效的方法消除振动。
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