外转子风机轴向振动及故障机理研究

针对国内第一条低速磁浮辅助变流器外转子风机短期失效问题,建立了风机轴向振动弹性基础双质量振子系统动力学模型,并推导了系统位移频响的解析解,结合线路运行振动试验、风机装车频响测试、实验室台架安装变频运行试验及频响测试,揭示了该外转子风机出现早期异音、卡阻故障表象的机理为:风机第4阶电磁激振力波及电流谐波激励与其定、转子轴向同向运动模态产生耦合共振,致使转子轴承内圈、支撑转子轴的碟形弹簧及碟形弹簧卡环间产生了剧烈相对振动,从而在风机工作过程中发生了周向滑移和摩擦。在此基础上,提出了一种故障振动形态定位及复现的方法及相应的载荷谱制定方法,并在振动台上成功复现故障。最后,系统地分析了外转子风机定、转子间的刚度和阻尼、风机支撑结构的刚度和阻尼及安装基础的弹性对系统轴向振动特性的影响,从提高外转子风机振动可靠性和减小传递给基础的激励出发,给出了系统结构优化设计的建议。研究工作对类似于外转子风机这类,弹性安装的双质量振子系统的结构设计、电机轴向振动的抑制、轴承故障的定位和复现有重要的理论价值和工程指导意义。

磁浮车辆辅助变流器的风机轴承振动失效分析

针对磁浮列车辅助变流器的外转子风机轴承短期内失效问题,首先开展风机装车线路运行和台架安装变频运行的振动测试和频响测试,结合外转子风机双质量振子系统的分析,揭示风机轴承过度磨损故障的原因为耦合共振,耦合共振是由风机4倍电磁激振力波及4倍电流谐波激励与其定转子同向运动轴向振动模态产生的。然后提出基于故障振动形态和实测载荷谱归纳方法的故障复现试验方案,并在振动台上成功复现故障。最后给出调整波形弹片的刚度、优化辅助变流器电源谐波电流和适当提高风机转速的整改方案。研究成果可为类似结构的故障定位、分析和复现提供理论指导。