感应电机轴承故障的机理与特征分析

邱岩 刘海涛

摘 要：三相感应电机在生产领域中具有较为广泛的应用空间，这主要和三相感应电机所具有的优点有关。相比于一般的电机，三相感应电机的结构比较简单，使用寿命却比较长。但在三相感应电机使用的过程中也是存在一定的缺陷性的。如果三相感应电机在使用的过程中出现故障则会直接影响生产过程，从而给企业带来不可挽回的经济损失。而轴承故障是感应电机在使用过程中出现频率比较高的一类故障。因此，进行有关感应电机轴承故障的分析和研究是十分必要。文章将结合感应电机的实际使用情况，分析和研究感应电机轴承故障的机理与特征。

关键词：感应电机；轴承故障；机理

感应电机在生产领域中的应用比较广泛，在实际使用过程中，感应电机主要有两种功能，一种是传动机构，另一种是执行机构。在生产过程中，如果感应电机出现任何故障，不仅会影响相关机械设备的正常运行，同时也会影响整个生产过程。在一些比较特殊的情况下，还会威胁工作人员的人身安全。轴承故障是感应电机在使用过程中频发的一种故障类型，严重影响了感应电机使用的安全性。在这种情况下，进行有关感应电机轴承故障机理与特征的分析是具有实际应用价值的。文章将从介绍感应电机轴承故障机理入手，研究感应电机轴承故障特征，希望能为以后的相关研究提供一些借鉴。

1 感应电机的轴承故障机理

轴承可以分成两种类型，一种是滚动轴承，另一种是滑动轴承。但在实践过程中，使用滚动轴承的概率是比较高的，这主要是因为相比于滑动轴承而言，滚动轴承具有一定的优点。滚动轴承在使用的过程中产生的摩擦比较小，运动灵敏性比较高，这些优点的存在使得其在感应电机中具有广泛的应用。文章中由于篇幅有限，故只介绍滚动轴承。

按照滚动轴承中滚动体的形状的不同，还可以将滚动轴承细分成多种不同的类型。例如，球形、球面滚子等。文章中所介绍的滚动轴承主要是深槽球轴承。在深槽球轴承中两个轨道，分别为内轨道和外轨道。其中，外轨道是固定的，主要是用来支持电机转子。而内轨道则是可以进行旋转的。当滚动体在轨道内时，会有一个保持架对其进行限制，这样就可以保证滚动体在轨道内是均匀分布的，从而可以减少碰撞和摩擦。

轴承振动产生的机理和轴承结构以及轴承故障有很大的关系，可以说是他们导致了轴承振动。下文将具体介绍轴承振动产生的机理。首先，介绍由于轴承结构所导致的轴承振动。当在固定荷载作用下，轴承会处于运转的状态。但是其运转过程会受轴承结构的影响，从而使得不同部位的滚动体所承受的荷载不同。通常来说，在最上面的滚筒体做承受的荷载是最小的，其它部位的滚动体所承受的荷载则会有所差别。在轴承运转的过程中，这些不同位置的滚动体对轴承座所产生的激励作用是不同，从而会使得轴心出现振动现象。其次，介绍轴承故障导致的轴承振动现象。轴承在运转的过程中很容易受到外界因素的影响从而出现轴承故障。常见的导致轴承故障的原因有很多种，例如轴承润滑处理不当、轴承出现腐蚀等。轴承在运转过程，如果恰好经过的是故障所在的部位，则会产生一个高频冲击波信号，虽然这个信号比较微弱，但还是会引起轴承组件出现振动现象。

导致轴承失效的原因有很多，下文将具体介绍几种比较常见的原因。第一，就是疲劳失效。軸承轨道在轴承运转的过程中不仅会受到荷载的作用，同时内外轨道之间还存在相对运动。在这种情况下，滚动体表面会很容易出现微小的裂纹，随着时间的推移，这些裂纹会逐渐扩大，从而使得滚动体表面出现脱落现象；第二，就是磨损失效。所谓磨损失效就是指滚动体在运转的过程中会和轨道产生摩擦，从而使得滚动体表面出现磨损现象。如果在轴承运转的过程中有外物入侵到轴承中同样会造成磨损，这种类型的磨损给轴承带来的影响更大。此外，如果轴承润滑处理不当，同样会造成磨损；第三，是断裂失效；断裂失效虽然不是导致轴承失效的常见原因，但是一旦发生断裂失效则会严重影响轴承的运行，并且存在很大的危险性。导致断裂失效的原因有很多，主要是因为轴承在运转的过程中所承受的荷载超过了设计的荷载或者是转速控制不当等原因引起的；第四，是腐蚀失效。由于腐蚀导致的轴承失效也是一种比较常见的现象。腐蚀失效可以分成多种类型。首先，是微振腐蚀。导致微振腐蚀发生的原因主要是因为轨道和其固定的位置发生了相对位移，如果发生了腐蚀现象就会使得轨道表面生锈，从而影响了滚动体的运动。其次，是化学腐蚀。就是一些具有腐蚀性的化学物质侵入了轴承之中而导致的腐蚀现象。最后，是电腐蚀。在轴承运转的过程中由于电流击穿了油膜从而使得轴承部件通过的电流瞬间增大，进而使得轴承表面出现坑坑洼洼的现象。除了上述介绍的这几种导致轴承腐蚀的原因以外，还有很多原因，例如压痕失效、胶合失效等，由于篇幅的限制，这里就不再一一介绍了。

2 感应电机轴承故障特征研究

轴承故障可以分成两种类型，一种是广义粗糙，就是指由于各种因素的影响使得轴承表面出现了大面积的缺陷，例如轴承表面金属层脱落、表面形状不规则等。另一种是单点缺陷。就是指轴承整体而言没有出现较大的问题，但是在其表面的某一点或者某一个部位出现了缺陷。单点缺陷主要集中在内外轨道、滚动体等部位上。

感应电机轴承故障发生以后会出现一定电流特征，相关领域的专家学者经过研究以后发现，感应电机轴承故障发生以后会使得定子电流发生变化。而导致定子电流发生变化的主要原因就是定转子的运动导致了气隙的变化。Schoen对相关的内容进行研究以后，给出了定子电流的故障特征频率公式。此后，又有人对其进行了更加深入的研究，给出了不同类型轴承故障所导致的气隙长度变化公式。还有一些专家学者经过研究以后发现，感应电机轴承故障发生以后会导致负载转矩变化，并将负载转矩变化的频率定为负载振动频率。现阶段，对轴承故障进行调制的方式有两种，这两种调制方式都是以上述的研究为依据的，分别为幅度调制和相位调制。在不同振动频率下，定子电流故障特征频率幅值是不同。

3 结束语

总之，感应电机在军事生产、工业生产等众多领域中都有广泛地应用，其能否正常运行对生产制造企业而言具有重要的意义。但在感应电机运行的过程中由于各种因素的影响不可避免地会发生一些故障，其中发生概率最高的就是轴承故障。因此，必须要加大对感应电机轴承故障研究的重视，减少轴承故障对感应电机运行的影响。

参考文献

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