为电主轴带砂轮接杆空载运转至20000r/min时，振动幅值最大区间段频谱的FFT/FT细化图。可以看出主轴高速运转时引起较大振动的频率点主要集中在25~150Hz之间。
Coinv Dasp2003采集的信号频谱显示，电主轴速度由3 000r/min升至20Coinv Dasp2003采集的信号频谱显示，电主轴速度由3 000r/min升至20000r/min时，振动幅值基本随着速度的增大而增大，且振动幅值较大。几个较大的幅值点如图2所示，始终出现在25~150Hz之间，可见引起幅值最大值的原因并不是共振，可能是电主轴一接杆系统某部分的中心不对称引起的强迫振动造成的。
引起强迫振动的原因很多，主要有电主轴转子和其内部支承的中心不对称，砂轮接杆及砂轮高速旋转失衡等。实验用的电主轴支承核心选用自行设计制造的B7009Y/P4系列混合陶瓷球轴承，为角接触球轴承，具有极限转速高、温升小、刚度大、耐磨、耐热等特性，并且DN值超过2.7×106，容易被机床设计师接受。实验证明，装有陶瓷球轴承的高速电主轴在不带砂轮接杆的情况下，各速度段上运转平稳，振动速度值只在小范围内波动，总体变化趋势是随着转速的提高而增大，但未超过1.5mm/s，满足电主轴单元高速高精加工的要求。经分析得出，电主轴一接杆系统高速运转时的较大振动很可能是由于砂轮接杆的中心不对称引起的简谐强迫振动。
2．砂轮接杆对振动特性的影响
砂轮接杆是电主轴和砂轮的重要连接部分，中心不对称是电主轴一砂轮系统动不平衡的重要影响因素。由于材料组织分布不均匀，机械加工误差以及装配误差等原因，可能造成通过砂轮接杆重心的主惯性轴与旋转中心不重合。且电主轴高速运转时，其前端由于离心力的作用会使主轴膨胀，但接杆的膨胀量不如主轴的膨胀量大，因此彼此联接的刚度会下降，引起砂轮及夹紧机构质心偏离。因而当电主轴带动砂轮进行高速磨削时，即便电主轴一砂轮系统有很小的不平衡量，也将产生较大的不平衡离心力，导致剧烈振动，影响零件的加工精度和表面质量。
重新设计制造主轴砂轮接杆后，将其与电主轴采用较大的过盈配合，这样不仅可以消除主轴轴端的膨胀，而且能使接杆重心和电主轴重心的主惯性轴与旋转中心基本重合，避免因为旋转部件的中心不对称引起的振动。为了验证分析的准确性，我们对电主轴一砂轮接杆系统再次进行振动实验， 电主轴转速达到20000r/min时频谱的FFT/FT细化图。
改进后的电主轴一接杆系统在高速运转至20000r/min时，最大的振动幅值基本上保持在10m/s2左右，其余各频率点为5m/s2左右，振动平稳，满足高速精密磨削加工的要求。
从Coinv Dasp2003采集的各速度段的振动频谱看，电主轴转速从3 000r/min升至20000r/min时，各速度段运转平稳，振动幅值总体随着速度的提高而增大，但只是在小范围内波动。表1为砂轮接杆改进前后电主轴运转至20000r/min时，振动较大的几个频率点的幅值对比。改进后运行至20000r/min时，振动幅值最大处较接杆改前的幅值减小了200％多，振动幅值较小，运行平稳，最大处的幅值也没有超过15m/s2。
通过对原始记录的数据资料进行分析，初步判断故障是由于甩油环转动带上来的油量太少，在下瓦压力角内 无法形成和保持一定厚度的油膜，导致轴颈与轴瓦接触摩擦。瓦温、油温升高后，润滑油的黏度下降，加剧了油膜的破坏，直至轴瓦与轴颈摩擦,温度急剧升高。当 温度达到某一临界数值时，油膜承压能力低于轴颈压力，由此将引起恶性循环，导致轴瓦温度快速攀升。
轴承信息港速递: 加大润滑冷却油量后,润滑油位高于轴瓦下瓦面，这虽然缓解了油膜的破坏,在一定程度上避免了轴与轴瓦的直接接触,但是此时的平衡温度达到62℃,是一种高位平衡,轴承运行风险太大。
3 改进措施
（1） 更换润滑油。用46号机械油代替46号透平油，目的是为了提高润滑油的黏度，使得在甩油环转动时可以带上更多的油。但高温时,机械油黏度的下降程度比透平油大。但是试验证明，效果并不明显。
（2） 对轴瓦进口油囊作加深处理。在出油侧增加出油油囊，在瓦面开网状油槽，目的是为了加大轴润滑冷却油的循环速度。上述措施没有起到决定性作用。
（3） 对甩油环进行改进。在粗糙甩油面内侧开浅斜槽，在甩油环侧面加开几条浅油槽。该措施同时带来了正、负两方面的效应。正面作用是有利于甩油环在转动过程中储油，使得带油量增加。负面作用是油槽加深，出油量相对于带油量的比重下降。
（4） 加大润滑油量。将油位实际高度达到下瓦面以下（图纸要求下瓦的2/3高度），这样虽然缓解了油膜破坏，但油位太高，以致局部换热效果变差，平衡时温度太高，风险加大。
（5） 在油室内加设盘管式水冷却装置。该方法相对比较简易方便。但是由于油室结构特殊，且增加冷却装置将相对减少油室中的油量，如果发生冷却水效率降低或者上层油温升高现象（冷却只能针对下层油），温度就不能很好控制。
现场实施效果表明，实施上述多种措施后的效果并不明显，以上方法不能够从根本上解决轴瓦温度过高的问题。
在这种情况下，只有改变润滑冷却方式，才能达到轴瓦降温的目的。在对问题进行分析的基础上，决定采用电机轴承外循环冷却装置。改进前、后轴瓦结构图 。电机用外循环润滑系统见图3。尽管增加了投资，但有效地增加了散热量和润滑流量。在选择油循环的路径上，采用进油（冷油）喷淋，油室高位 油溢流回油的方案。在电机轴承外部加装一套循环润滑油系统，供2台电机4个轴瓦用。甩油环仍然保留，在每个轴承上瓦靠进油侧装1根Dg15的进油管，安装 1个Dg15的阀门，以便调节进油量的大小，0.2MPa压力对轴颈直接喷淋。每个轴瓦约有4L/min的润滑油流经瓦面，充足的油量形成一定的油膜，确 保摩擦面处于液体摩擦状态，并及时带走轴承产生的热量。用轴承座的预留接口做回油接口（管径为Dg50），使油室仍然保持原有的油位高度。当外循环装置发 生故障或断电，导致短时间意外事故发生时，甩油环仍然可以向轴瓦供油。值班人员发现瓦温上升快，温度高等异常情况后，可以及时处理，采取措施以避免烧瓦事 故的发生。
为确认电机轴承外循环冷却装置的可靠性，装置装好后，将6号锅炉的一次风机、送风、密封风机和引风机全部启动，按照设备的额定工况进行满负荷运行，运行48h，整个过程中最高温度始终保持在37℃左右，说明上述方案起到了很好效果。
4 结论
引起轴瓦温度升高的原因很多。如果是由振动引起的，可以从转子动平衡、轴系找中心、基 础刚度、磁力线中心等方面处理。如果是由于传热等问题引起的温度升高而导致烧瓦时，仅从机械和结构上分析，往往不易寻找出根本原因，这时必须从润滑原理上 分析，寻找原因，从根本上解决轴承温度高的问题。轴承信息港速递
