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。