电机支撑强度对于轴承振动的影响

在电机的正常运行过程中，轴承往往是其重要组成部分，而电机支撑强度的变化也会影响轴承振动，甚至会出现故障。目前，在电机运行过程中，电机支撑强度对轴承振动的影响主要体现在以下几个方面：

1、电机支撑强度越大，轴承与电机主轴配合所产生的附加应力越小，而对轴承振动的影响越小；

2、电机支撑强度越大，则轴承的振动衰减速度就越慢；

但在实际生产中，由于一些复杂因素的影响，导致了电机支撑强度对轴承振动的影响存在一定的不确定性。所以下面本文将就这一问题展开讨论。

电机支撑结构对轴承振动的影响

在实际的生产过程中，电机支撑结构对轴承振动的影响主要体现在以下几个方面：

1、电机支撑结构的刚度越大，则电机主轴所产生的附加应力就越小，而对轴承振动的影响也就越小。

2、电机支撑结构的刚度对轴承振动的影响与电机支撑结构与轴承类型有很大关系，因为在相同支撑条件下，不同类型电机所产生的附加应力是不同的。例如，同是双列角接触球轴承，其最大附加应力值就远远小于单列角接触球轴承；

同样是滚动轴承，不同类型电机所产生的附加应力值也不同。如某型同步发电机其最大附加应力值为-300 MPa，而双列角接触球轴承其最大附加应力值仅为-437 MPa。

3、在相同支撑条件下，双列角接触球轴承与单列角接触球轴承所产生的附加应力值也存在差异。

电机主轴刚度计算：在进行电机主轴刚度计算时，首先要确定电机主轴的支承条件，然后根据电机主轴的支承条件来进行电机主轴刚度的计算。

一般来说，电机主轴的支承条件包括以下几个方面：

（1）电机主轴自身的结构尺寸；

（2）轴承座、轴承等其它部件对电机主轴的支撑；

（3）电机主轴与其它部件之间的连接方式；

（4）其它结构对电机主轴刚度的影响。

其中，为电机主轴自身结构尺寸，为电动机转子在同一平面内的轴向位置，为电动机与其它部件之间的联接方式。对于不同类型的电机，其支撑条件也有所不同，因此，需要根据不同类型电机的实际情况来进行电机主轴刚度计算。

例如，对于双列角接触球轴承、内圈和外圈均为滚动体的轴承类型而言，在相同支撑条件下其附加应力值要远小于单列角接触球轴承。因此，在进行电机主轴刚度计算时，需要根据不同类型电机结构形式及所用轴承类型来进行相应计算。

电机轴承安装应力分析：轴承安装应力的大小也是电机轴承振动的重要因素之一。由于电机轴承安装应力对电机主轴的支撑系统性能有很大的影响，因此，在实际的生产过程中，一定要对电机轴承安装应力进行严格的控制。

一般情况下，在实际的生产过程中，由于电机轴承安装应力主要与电机支撑系统所采用的轴承类型有很大关系，因此，在实际的生产过程中，可以通过调整电机支撑系统结构来有效地降低电机轴承安装应力对轴承振动的影响。

（1）当采用双列角接触球轴承时，在同样的支撑条件下，由于双列角接触球轴承所产生的最大附加应力值要远远小于单列角接触球轴承。

（2）当采用双列单列角接触球轴承时，由于两个滚动体在滚动时所产生的附加应力值要远远大于两个滚动体在滚动时所产生的附加应力值。

电机支撑材料对轴承振动的影响

目前，在电机制造过程中，所选用的电机支撑材料主要是钢材和非金属材料。这两种材料在其特性上具有一定的差异性，因此其对电机支撑强度的影响也不同。根据研究结果可知，非金属材料对电机支撑强度的影响主要体现在以下几个方面：

1、非金属材料的弹性模量相对较大，因此，在轴承负荷较大时，其轴承的振动衰减速度相对较慢。

2、非金属材料的硬度相对较低，因此其表面硬度和耐磨性相对较高。但是在实际应用中，如果非金属材料硬度过高或者过低，都会影响其使用寿命。

3、在电机支撑材料的选择过程中，其电机支撑强度、电机支撑刚度以及电机支撑阻尼等参数也是需要考虑的重要因素。目前，随着科学技术的不断发展以及人类社会文明水平的不断提高，对电机支撑强度和电机支撑刚度的要求也越来越高。

同时，在选择电机支撑材料时，还应该综合考虑其他方面的因素。如果将轴承载荷作为衡量轴承振动衰减速度快慢的标准，则可以发现：随着载荷的增加，轴承振动衰减速度也随之增加。

从这一角度上看，在电机制造过程中选择钢材作为支撑材料是非常科学合理的。但从另外一个角度上看，在电机制造过程中选择钢作为支撑材料存在着一定的局限性：首先是由于钢比较脆，所以很难在加工过程中对其进行预处理；

其次是由于钢本身就存在着一定的脆性、韧性以及硬度等特性，所以很难在加工过程中保证其加工质量。基于此，我们可以通过对轴承振动衰减速度和电机支撑强度等参数之间关系进行分析来验证选择钢材作为电机支撑材料是否合理。

电机支撑制造工艺对轴承振动的影响

电机支撑的制造工艺往往也会影响轴承振动，所以本文下面就详细介绍一下这一方面的问题。

首先，在电机的生产制造过程中，一般需要将电机主轴与电机支撑的装配在一起，然后进行电机主轴与电机支撑之间的装配，再进行轴承和电机主轴之间的装配，最后将轴承和电机主轴安装到轴承座上。而在装配过程中，由于工件之间存在摩擦和碰撞，所以就会产生附加应力。

而附加应力如果超过了电机支撑强度，那么就会使电机支撑结构产生变形，从而影响到轴承与轴配合，从而引起轴承振动。因此为了提高电机支撑强度，就需要在保证其制造工艺质量的基础上尽可能减小附加应力。

保证电机支撑的精度：在电机制造过程中，为了保证电机的精度，通常需要进行精密加工。在进行精密加工时，必须保证电机支撑的精度，这样才能保证电机支撑的刚度。而对于较大尺寸的电机支撑结构来说，其刚性比较差，所以在进行精密加工时就必须要采取措施提高其刚性，比如可以在支撑结构中采用一些强度较高的材料，这样就能提高其刚性。

另外如果采用一些高精度的电机支撑结构，那么在安装过程中就必须要采取措施减少附加应力。比如可以使用一些高精度的机床进行装配，或者采用一些特殊的装配工艺等。

保证电机支撑的整体刚性：在电机的生产制造过程中，由于轴承的安装位置一般都是在电机的两端，所以一般都是将电机主轴与电机支撑装配在一起，这样就使得电机主轴与轴承座之间存在一定的间隙，而在装配过程中，由于受到各种因素的影响，所以就会产生一定的附加应力。所以为了减小附加应力，就需要保证电机支撑结构具有足够的整体刚性。但是如果仅仅是提高了电机支撑的整体刚性是远远不够的，因为这种做法会导致轴承与轴之间的间隙变大。

因此在制造过程中还需要采取其他措施来提高电机支撑结构整体刚性，从而减小附加应力。

电机支撑设计优化对轴承振动的影响

在实际应用中，由于电机支撑强度的设计不同，可能导致轴承振动出现较大的差异，所以对于这种情况，应该优化电机支撑强度设计，以确保其能够满足电机运行的实际需求。此外，还应该对电机支撑结构进行优化，如采用整体式的电机支撑结构等。

另外，在实际生产中，对于大型电机而言，其轴承振动的问题往往会更加严重，所以在轴承振动问题出现时，必须采取一定的措施来对其进行控制。比如可以通过在电机轴承外部安装减震装置等方式来实现对轴承振动的有效控制。

另外在实际生产中，对于一些中小型电机而言，其轴承振动的问题往往比较小，所以可以通过适当减小支撑面之间的距离来实现对轴承振动的有效控制。比如在实际应用中可以采用滚动体和轴承外圈之间保持一定距离的方式来实现对轴承振动的有效控制。

通过上述分析我们可以发现，电机支撑强度对于轴承振动有较大影响。但同时也存在一定的不确定性。所以为了确保电机能够正常运行，还需要在实际应用中加强对其支撑强度的设计与优化。

对于电机固有振动特性的分析，一般采用有限元法来进行。首先需要建立电机的有限元模型，并对其进行模态分析，根据模态分析的结果，确定出电机的各阶模态固有频率以及振型。然后再将有限元模型中各阶固有频率与振型代入电机整体结构动力学方程中。

得到电机整体振动响应。最后再利用有限元分析软件，对电机各阶模态固有频率和振型进行谐响应分析。根据理论计算和实际测量结果可以发现：当电机激振力的频率和轴承刚度时，其频率为2倍的额定转速时，则其模态频率约为57.5 Hz；而当激振力的频率大于或等于该电机额定转速时，则其模态频率约为97.5 Hz。这说明，在该电机设计中存在一个最大转速点（也就是在该电机正常工作时，电机激振力所能达到的最高转速）。另外，如果在该最大转速点附近进行了轴承振动测试，那么很有可能会产生较大的振动响应。

笔者观点

（1）对于采用的电机支撑系统，为了降低轴承的附加应力，就必须对电机支撑系统进行优化设计，比如：可以采用柔性连接方式，以及在轴承端盖的部位增加弹性元件等。

（2）在安装电机时，应该按照规定的尺寸和位置进行安装。这样才能够确保轴承的位置可以准确的对准电机支撑系统。同时，还应该在电机安装完成后，对电机支撑系统进行检验和调整。如果发现不符合要求的地方，则应该及时进行调整。

（3）对于采用的电机支撑系统，为了降低轴承附加应力对电机支撑系统所产生的影响，也可以采用一些新型的技术措施。比如：在轴承安装时，可以采用弹性橡胶垫圈、弹性石墨垫圈等；在电机支撑系统中加入弹性支撑装置等。

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