2024年4月15日发(作者：费莫凝旋)
Shebei
Guanli
yu
Gaizao
♦
设备管理与改造
立式船用驱动电机轴承异响故障分析及解决方法
柳传友武天宜虞辉崔晔
（
中电电机股份有限公司
，
江苏无锡
214100
）
摘要:通过观察现场电机拆解情况
，
结合相关专业知识
，
分析确定了某型号立式船用驱动电机轴承异响故障产生的原因,
并制订了有针对性的解决措施
，
为该类型电机的轴承异响问题提供了行之有效的解决办法
。
关键词
：
轴承异响
；
风机质量;游隙
；
；
立式装配
!
电机轴承结构及故障现象
随着全球经济发展,轮船作为传统的交通运输工具之一
迎来了
高
。
，
船对动
机
质
了
立式船用驱动电机轴承异响解决方
法,该电机结构如图
1
所示
。
驱动端轴承型号为
NU330ECM
/
C4
（
VA301
）
,
非驱动端轴承型号为
NJ320ECM
/
C4
（
VA301
）
+
图
2
轴承滚子表面磨损情况
HJ320EC
/
VA301
角圈
。
图
3
轴承滚道表面磨损情况
轴承磨损痕迹的状态
，
技术人员一致判断响声来源于电机
轴承
1
一非驱动端轴承
（
上轴承
）
;
2
—
机座;
3
—
机身；
4
一转子
；
道的撞击
。
为了解决轴承异响问题
，
建立了轴承异响问题分析故
障树
，
如图
4
所示
。
（
故障分析
）
5
—
驱动端轴承（
下轴承
）
；
6
—
端盖及轴承装配件;
7
—
风机
。
图
1
立式船用驱动电机结构图
该类型电机生产数量较多,试验时电机处于立式状态,
电机驱动
轴承有
{
电机
1
表
1
电机参数
参数
额定功率
/
kW
数值
842
1
040
/
1
500
图
4
轴承异响问题分析故障树
2.1
风机自身及安装质量
与卧式电机相
，
立式电机刚性差
，
风机安装不平整
会引起风机振动大
，
风机自身振动大会
动偏大
转速
/C
r
/
min
)
电机型号
YZ08FL
步引起电机振
现场对电机进行拆解
，
发现轴承滚子表面有整圈旋转
的
，
有
的
，
与相
步降低风机
剩余不平衡量
，
加强风机局
部振动较大部位
，
可以有效减
风机
身的振动
，进而降
低风机振动对电机的影响
。
从减小风机本身振动
、
降低风
机因安
平整引起的附加振动两个
入手
，
减电机
的
电机相
现
轴承
23
轴承
情况如
振动
，
从而减
晃动
，
而减少轴承
碰撞
道的
概率
，
降低振动
，
减少或避免轴承异响现象的生
。
2
故障分析
电机试验时不开风机
，
组织相关技术人员进行现场分
析
，
发现驱动端轴承有
的
有
，
风机
结合电机拆机后
2.2
总装配原因
电机采用卧式工位装配,装配时电机定子水平放置进
行转子穿
轴承及轴承
现场对轴承
，
安
许工件重
轴承
量大,使用行车起吊辅助安
，
因重及对中的影响
，
安
的响声更剧烈
，
风机关闭
难免存在轴承憋劲的现象而造成轴承异响
。
机电信息
2021
年第
14
期总第
656
期
31
设备管理与改造
Shebei
Guanli
yu
Gaizao
"
2.3
部件同心度
机座及轴承装配件的同心度差
，
导致上下轴承安装后
不同心
，使上下轴承理论旋转中心不在同一轴线上，会引
动,进而降低风机振动对电机的影响
。
(2)
采
劲的可能性
。
装配艺
，
小装配原因造成轴承憋
起轴承憋劲
，
进而造成轴承异响
、
温升
、
振动等问题
。
机座
(3)
轴承装配件加工由传统卧车加工改为数控中心加
工
，
及端盖的同心度差
，
电机安装后会导致气隙不均匀
，
进而
造成定子磁场不均匀
，
使转子承受不均匀的磁拉力
，
加剧
转子在旋转时的晃动量
，
最终导致轴承滚子与滚道碰撞产
件同心度;增加机座加
夹具
，
降低装夹对机座
施加的外力
，
在有条件的情况下将机座加工由立车加工改
为精度更的
A
床加
，
翻身次
翻身损伤
。
(4)
改进动平衡工艺，
将转子允许的单面剩余不平衡
生异响
。
2.4
转子平衡精度
根据文献
［
1
"
的要求
，
选择平衡精度为
G2.5
的工件
，
转
子重量
1
000
kg，转子最高转速
1
500
r/m
in
，
校正半径172
mm
，
转子允许的
不平衡量
量设置为
10
g
o
(5)
进一步缩小驱动端端盖内孔公差范围，
减小轴承
隙
。
实施以上各种措施后的试验结果统计如表2
所示
。
表
2
各种措施实施后的试验结果统计
项目
mper=
!
X
G
X60X1
000/
(2X3.14X172X
1
500)
~
92.6
g
按照标准我司采用双面校正平衡
，
故分配到每个面上
措施
试
试验结果
的
不平衡量
46.3
g
。
,
件平
风机质量
降低风机转子剩余不平衡量
，加
强风机局部振动较大部位
，
改进
衡精度等级提高
，按照
G0.4
电机
的单面允许剩余不平衡量
总装配原因
5
2
台异响变小
，
其
余不明显
风机安装方法
为
7.4
g
,
按照
G1
计算的单面允许不平衡量为
18.5
g
。
综合考
采用立式装配工艺
5
1
异响变小
，
不明
，
规定
不平衡量
10
g。
轴承装配件更换为数控中心加
部件同心度工的零件,更换机座同心度更好
2.5
轴承游隙
将现场
10
台电机拆机检查发现,
NU330ECM/C4
(VA301)
5
2
异响变小
，
不明
的定子
轴承内圈与轴之间的平均过盈量为
0.05
mm
，
轴承外圈与
轴承套之间的平均过盈量为
0.015
mm
，
NU330ECM/C4
轴
承
平均隙
0.19
mm
,
根据文献［2］
计算轴承
转子平衡精度
转子允许的单面不平衡量设置
为
10
g
5
5
2
异响变小
，
不明
轴承游隙
综合试验
进一步缩小驱动端端盖内孔公
差范围
，
减小轴承工作游隙
2
异响
小
，
异响
异响
隙
。
以上措施并用
20
通常假设内圈约
80%
的过盈量和外圈约
70%
的过盈量
会反映在相应套圈的膨胀量上
，
即
！
S
b
=
!$
+
!%
。
由于配合引起的径向游隙减少量
AS
p
=
A$
+
AD
!
0.8
X
4
结语
通过以上分析可以得出故障具体原因
，
考虑到船用电
0.05+0.7
+
0.015=0.050
5
mm
。
由于温升引起的径向游隙减少量
AST
=
&
X
dm
-1
000
X
机的工作环境
，
保障轴承
隙选择要大一些
，
防止轴承
可靠性
，电机轴承
'游
隙小而在温度升
内外圈温差
!
0.000
011
X
235
X
(5
〜
10)=0.012
925
〜
时发生轴承抱死的
。
但大的
隙会导致轴承异
0.025
85
mm
。
其中
，
&为钢的热膨胀系数,几为轴承的平均
直径
，内外圈温差取经验值
5
〜
10
K
。
按照
FAG
的
，
此台电机运行时
响大
，
电机
时振动
、
机质量
、
转子
不平衡
量、
磁场不均匀加剧转子晃动等素
，
使轴承滚子撞击滚
道产生更大的噪
轴承损伤
，
轴承早出磨损
，
缩短
NU330ECM/C4
(VA301)
轴承径向工作游隙大约为
：
S
=
Sr
-
ASp
-
AST
=0.19-0.050
5-
(0.012
925
〜
0.025
85)
使寿命
。
采上述措施后
，
电机驱动端轴承不再
出异响
，
电机振动小
，
轴承温度
确，
进措施有效
。
［
参考文献
］
，
证明对轴承异响的原
=0.113
65
〜
0.126
575
mm
!
0.11
〜
0.13
mm
FAG
轴承
的
隙最
隙
，
工作游隙
在
0.11
〜
0.13
mm
显然过大
。
轴承游隙过大
，立式运转状态
下滚子与滚道碰撞会产生异响
，
在机
下响
［
1
］
机械振动在恒定(刚性)状态下转子的平衡质量要求第
1
部分:平衡公差的规范和检定
：
ISO
1940-1
—
2003
［
S
］
.
［
2
］
上海爱福基轴承有限公司
.
FAG
滚动轴承样本
WL
41
520/
会加剧
。
3
改进措施
根据该类型电机轴承异响原因的分析
，
我司制订了以
下改进施
：
(1)
进一步降低风机转子剩余不平衡量，
加强风机局
3
ChA
［
Z
］
.
收稿日期
：
2021
-
03T0
作者简介:
柳传友
(
1986
—
)
，
男
，
江苏连云港人
，
工程师,
从事大中电机生产
、
工艺
、
质量管理
部振动较大部
，
进机安装
，
小机本身的振
32
机电信息
2021
年第
14
期总第
656
期
。
2024年4月15日发(作者：费莫凝旋)
Shebei
Guanli
yu
Gaizao
♦
设备管理与改造
立式船用驱动电机轴承异响故障分析及解决方法
柳传友武天宜虞辉崔晔
（
中电电机股份有限公司
，
江苏无锡
214100
）
摘要:通过观察现场电机拆解情况
，
结合相关专业知识
，
分析确定了某型号立式船用驱动电机轴承异响故障产生的原因,
并制订了有针对性的解决措施
，
为该类型电机的轴承异响问题提供了行之有效的解决办法
。
关键词
：
轴承异响
；
风机质量;游隙
；
；
立式装配
!
电机轴承结构及故障现象
随着全球经济发展,轮船作为传统的交通运输工具之一
迎来了
高
。
，
船对动
机
质
了
立式船用驱动电机轴承异响解决方
法,该电机结构如图
1
所示
。
驱动端轴承型号为
NU330ECM
/
C4
（
VA301
）
,
非驱动端轴承型号为
NJ320ECM
/
C4
（
VA301
）
+
图
2
轴承滚子表面磨损情况
HJ320EC
/
VA301
角圈
。
图
3
轴承滚道表面磨损情况
轴承磨损痕迹的状态
，
技术人员一致判断响声来源于电机
轴承
1
一非驱动端轴承
（
上轴承
）
;
2
—
机座;
3
—
机身；
4
一转子
；
道的撞击
。
为了解决轴承异响问题
，
建立了轴承异响问题分析故
障树
，
如图
4
所示
。
（
故障分析
）
5
—
驱动端轴承（
下轴承
）
；
6
—
端盖及轴承装配件;
7
—
风机
。
图
1
立式船用驱动电机结构图
该类型电机生产数量较多,试验时电机处于立式状态,
电机驱动
轴承有
{
电机
1
表
1
电机参数
参数
额定功率
/
kW
数值
842
1
040
/
1
500
图
4
轴承异响问题分析故障树
2.1
风机自身及安装质量
与卧式电机相
，
立式电机刚性差
，
风机安装不平整
会引起风机振动大
，
风机自身振动大会
动偏大
转速
/C
r
/
min
)
电机型号
YZ08FL
步引起电机振
现场对电机进行拆解
，
发现轴承滚子表面有整圈旋转
的
，
有
的
，
与相
步降低风机
剩余不平衡量
，
加强风机局
部振动较大部位
，
可以有效减
风机
身的振动
，进而降
低风机振动对电机的影响
。
从减小风机本身振动
、
降低风
机因安
平整引起的附加振动两个
入手
，
减电机
的
电机相
现
轴承
23
轴承
情况如
振动
，
从而减
晃动
，
而减少轴承
碰撞
道的
概率
，
降低振动
，
减少或避免轴承异响现象的生
。
2
故障分析
电机试验时不开风机
，
组织相关技术人员进行现场分
析
，
发现驱动端轴承有
的
有
，
风机
结合电机拆机后
2.2
总装配原因
电机采用卧式工位装配,装配时电机定子水平放置进
行转子穿
轴承及轴承
现场对轴承
，
安
许工件重
轴承
量大,使用行车起吊辅助安
，
因重及对中的影响
，
安
的响声更剧烈
，
风机关闭
难免存在轴承憋劲的现象而造成轴承异响
。
机电信息
2021
年第
14
期总第
656
期
31
设备管理与改造
Shebei
Guanli
yu
Gaizao
"
2.3
部件同心度
机座及轴承装配件的同心度差
，
导致上下轴承安装后
不同心
，使上下轴承理论旋转中心不在同一轴线上，会引
动,进而降低风机振动对电机的影响
。
(2)
采
劲的可能性
。
装配艺
，
小装配原因造成轴承憋
起轴承憋劲
，
进而造成轴承异响
、
温升
、
振动等问题
。
机座
(3)
轴承装配件加工由传统卧车加工改为数控中心加
工
，
及端盖的同心度差
，
电机安装后会导致气隙不均匀
，
进而
造成定子磁场不均匀
，
使转子承受不均匀的磁拉力
，
加剧
转子在旋转时的晃动量
，
最终导致轴承滚子与滚道碰撞产
件同心度;增加机座加
夹具
，
降低装夹对机座
施加的外力
，
在有条件的情况下将机座加工由立车加工改
为精度更的
A
床加
，
翻身次
翻身损伤
。
(4)
改进动平衡工艺，
将转子允许的单面剩余不平衡
生异响
。
2.4
转子平衡精度
根据文献
［
1
"
的要求
，
选择平衡精度为
G2.5
的工件
，
转
子重量
1
000
kg，转子最高转速
1
500
r/m
in
，
校正半径172
mm
，
转子允许的
不平衡量
量设置为
10
g
o
(5)
进一步缩小驱动端端盖内孔公差范围，
减小轴承
隙
。
实施以上各种措施后的试验结果统计如表2
所示
。
表
2
各种措施实施后的试验结果统计
项目
mper=
!
X
G
X60X1
000/
(2X3.14X172X
1
500)
~
92.6
g
按照标准我司采用双面校正平衡
，
故分配到每个面上
措施
试
试验结果
的
不平衡量
46.3
g
。
,
件平
风机质量
降低风机转子剩余不平衡量
，加
强风机局部振动较大部位
，
改进
衡精度等级提高
，按照
G0.4
电机
的单面允许剩余不平衡量
总装配原因
5
2
台异响变小
，
其
余不明显
风机安装方法
为
7.4
g
,
按照
G1
计算的单面允许不平衡量为
18.5
g
。
综合考
采用立式装配工艺
5
1
异响变小
，
不明
，
规定
不平衡量
10
g。
轴承装配件更换为数控中心加
部件同心度工的零件,更换机座同心度更好
2.5
轴承游隙
将现场
10
台电机拆机检查发现,
NU330ECM/C4
(VA301)
5
2
异响变小
，
不明
的定子
轴承内圈与轴之间的平均过盈量为
0.05
mm
，
轴承外圈与
轴承套之间的平均过盈量为
0.015
mm
，
NU330ECM/C4
轴
承
平均隙
0.19
mm
,
根据文献［2］
计算轴承
转子平衡精度
转子允许的单面不平衡量设置
为
10
g
5
5
2
异响变小
，
不明
轴承游隙
综合试验
进一步缩小驱动端端盖内孔公
差范围
，
减小轴承工作游隙
2
异响
小
，
异响
异响
隙
。
以上措施并用
20
通常假设内圈约
80%
的过盈量和外圈约
70%
的过盈量
会反映在相应套圈的膨胀量上
，
即
！
S
b
=
!$
+
!%
。
由于配合引起的径向游隙减少量
AS
p
=
A$
+
AD
!
0.8
X
4
结语
通过以上分析可以得出故障具体原因
，
考虑到船用电
0.05+0.7
+
0.015=0.050
5
mm
。
由于温升引起的径向游隙减少量
AST
=
&
X
dm
-1
000
X
机的工作环境
，
保障轴承
隙选择要大一些
，
防止轴承
可靠性
，电机轴承
'游
隙小而在温度升
内外圈温差
!
0.000
011
X
235
X
(5
〜
10)=0.012
925
〜
时发生轴承抱死的
。
但大的
隙会导致轴承异
0.025
85
mm
。
其中
，
&为钢的热膨胀系数,几为轴承的平均
直径
，内外圈温差取经验值
5
〜
10
K
。
按照
FAG
的
，
此台电机运行时
响大
，
电机
时振动
、
机质量
、
转子
不平衡
量、
磁场不均匀加剧转子晃动等素
，
使轴承滚子撞击滚
道产生更大的噪
轴承损伤
，
轴承早出磨损
，
缩短
NU330ECM/C4
(VA301)
轴承径向工作游隙大约为
：
S
=
Sr
-
ASp
-
AST
=0.19-0.050
5-
(0.012
925
〜
0.025
85)
使寿命
。
采上述措施后
，
电机驱动端轴承不再
出异响
，
电机振动小
，
轴承温度
确，
进措施有效
。
［
参考文献
］
，
证明对轴承异响的原
=0.113
65
〜
0.126
575
mm
!
0.11
〜
0.13
mm
FAG
轴承
的
隙最
隙
，
工作游隙
在
0.11
〜
0.13
mm
显然过大
。
轴承游隙过大
，立式运转状态
下滚子与滚道碰撞会产生异响
，
在机
下响
［
1
］
机械振动在恒定(刚性)状态下转子的平衡质量要求第
1
部分:平衡公差的规范和检定
：
ISO
1940-1
—
2003
［
S
］
.
［
2
］
上海爱福基轴承有限公司
.
FAG
滚动轴承样本
WL
41
520/
会加剧
。
3
改进措施
根据该类型电机轴承异响原因的分析
，
我司制订了以
下改进施
：
(1)
进一步降低风机转子剩余不平衡量，
加强风机局
3
ChA
［
Z
］
.
收稿日期
：
2021
-
03T0
作者简介:
柳传友
(
1986
—
)
，
男
，
江苏连云港人
，
工程师,
从事大中电机生产
、
工艺
、
质量管理
部振动较大部
，
进机安装
，
小机本身的振
32
机电信息
2021
年第
14
期总第
656
期
。