轴承疲劳与润滑失效
润滑脂加注过多导致搅拌发热，加注不足或不同润滑脂混用导致润滑失效，粉尘和水分侵入造成磨损与锈蚀；皮带张紧过大或对中不良使驱动端轴承过载，滚道负荷区偏移并提前剥落。
电机失效的主要部位与形式
工业电机的机械失效以轴承损坏最为常见，其次是转轴断裂、风扇和端盖损坏；电气方面以绕组绝缘损坏和鼠笼转子断条为主。很多绕组烧毁的起点其实是机械问题，例如轴承卡滞使电流增大、转子扫膛损伤绕组；反过来，变频供电产生的轴电压又会让轴承在短时间内损坏。因此分析时不能只盯着最后坏掉的那一个零件。
轴电流电蚀
电流穿过轴承油膜放电，在滚道和滚动体上形成密集微坑，表面呈灰暗的磨砂状；持续发展后滚道出现横跨滚道、间距均匀的搓衣板状条纹，润滑脂发黑。变频驱动的电机尤其多见。
轴承室与配合损坏
轴承外圈在端盖轴承室内蠕动，轴承室被磨大，配合面出现光亮带或锈粉；内圈与轴配合偏松时轴颈磨损。铝合金端盖的轴承室更容易磨损。
转轴断裂
多发生在轴伸键槽端部、轴肩过渡圆角和皮带轮或联轴器轮毂配合处。皮带传动和悬臂负载使轴承受旋转弯曲，断口常见棘轮状多源和贝纹线；扭振和冲击扭矩则引起与轴线约成斜角的扭转疲劳断口。
转子不平衡与热弯曲
转子制造或修理后平衡不良、风扇积灰或局部损坏、平衡时键的处理方式与联轴器不一致，都会产生一倍转频振动。转子受热不均发生热弯曲时，振动随温升逐渐增大。
鼠笼转子断条
导条与端环连接处在频繁启动、长时间重载启动和热循环作用下开裂，焊接或铸造缺陷会加速这一过程。断条使转矩脉动和局部过热，严重时导条翘出擦伤定子。
端盖、机座与地脚
地脚不平、软脚或安装面受力使机座变形，气隙不均匀，电磁振动增大；机座或底架固有频率与转频或二倍电源频率接近时发生共振；铸铁地脚在不平的基础上强行紧固可能开裂。
绕组过热与绝缘击穿
过载、缺相、电压不平衡、频繁启动、散热不良会使绕组整体或局部过热老化；变频器输出的陡峭电压尖峰作用在线圈首匝上，可能造成匝间绝缘击穿；潮湿和污染引起对地击穿。
损伤现象与原因对照
| 观察到的损伤 | 可能原因 | 建议核查 |
|---|---|---|
| 轴承滚道和滚动体灰暗磨砂状，润滑脂发黑 | 轴电流放电电蚀早期 | 测量轴电压，检查接地与电缆，扫描电镜观察放电微坑 |
| 滚道上间距均匀、横跨滚道的搓衣板状条纹 | 持续轴电流电蚀 | 截面金相观察表层重熔和再硬化层，核查是否变频驱动及轴承是否绝缘 |
| 滚道上按滚动体间距分布的独立压痕 | 停机或运输期间振动造成的伪压痕，或冲击造成的真压痕 | 观察压痕底部磨削纹理是否保留，查停机期间的环境振动和运输方式 |
| 驱动端轴承负荷区偏向一侧并剥落 | 皮带张紧过大、悬臂负载重、对中不良 | 检查皮带张力和皮带轮位置，测量对中 |
| 轴承过热变色，润滑脂结焦 | 润滑脂过量或不足、混用、轴承游隙不当、轴向被顶死 | 核查加脂量和周期，检查轴向定位与浮动端 |
| 端盖轴承室磨大，外圈配合面有光亮带 | 外圈蠕动：配合偏松、振动、径向载荷旋转 | 测量轴承室尺寸和圆度，检查外圈表面 |
| 轴伸在键槽端部或轮毂配合边缘断裂，断口有贝纹线 | 旋转弯曲疲劳，叠加微动和应力集中 | 断口分析，检查键槽端部形状与圆角，核算皮带拉力或悬臂载荷 |
| 断口与轴线约成斜角，呈螺旋状 | 扭转疲劳：扭振、冲击扭矩、频繁启停 | 评估轴系扭振和启动过程，查变频器设定与负载特性 |
| 导条在端环连接处开裂、导条局部变色 | 启动热应力与离心力、焊接或铸造缺陷 | 检查导条与端环接头，做电流特征分析 |
| 一个或两个相绕组烧黑，其余相较好 | 缺相运行或电压严重不平衡 | 查保护动作和电源记录，检查接线与开关触头 |
| 全部绕组均匀变暗老化 | 长期过载、散热不良、环境温度高 | 核对负载电流，检查风扇、风道和积灰 |
| 线圈首匝附近局部击穿 | 变频器电压尖峰、绝缘等级不足、电缆过长 | 检查变频器输出滤波与电缆长度，核对绝缘设计 |
两端轴承都应送检，并标明驱动端、非驱动端和负荷区方向，两端损伤的差异本身就能区分机械载荷与电气原因。
轴电流电蚀的来源与识别
电机轴上的电压有两类主要来源。一类来自磁路不对称，在大中型电机中沿“轴—一端轴承—机座—另一端轴承—轴”的回路产生低频环流；另一类来自变频器输出的共模电压，通过绕组与转子之间的分布电容耦合到轴上，当电压足以击穿轴承油膜时就发生放电，大功率电机中还会形成高频环流。若电机与被驱动设备之间没有绝缘隔离，电流还可能经联轴器流向齿轮箱或泵的轴承，使被驱动设备的轴承也出现电蚀。
电蚀的早期表现是滚道和滚动体失去光泽、呈灰暗磨砂状，放大后是大量熔融微坑；继续发展形成搓衣板状条纹，振动和噪声明显上升，润滑脂因放电而发黑变质。截面金相可在微坑下方看到重新熔化后快速冷却形成的白层，这是区分电蚀与磨损、伪压痕的有力证据。伪压痕按滚动体间距分布、彼此独立，而搓衣板纹细密均匀、布满整圈滚道。
- 确认供电方式：变频驱动、软启动还是直接启动，记录变频器载波设定和电机电缆的类型与长度。
- 测量轴电压：用示波器在运行中测量轴对机座的电压波形，判断是否存在放电。
- 检查接地：电机、变频器与被驱动设备之间的等电位连接，屏蔽电缆的接地方式。
- 检查轴承绝缘：非驱动端或两端是否使用绝缘轴承，绝缘是否被导电润滑脂、金属件或测温元件短接。
- 检查被驱动设备轴承：联轴器另一侧的轴承有无同类电蚀痕迹。
转轴与转子：断裂、不平衡和断条
电机转轴的疲劳断裂大多与轴伸处的外载荷有关。皮带张紧过大、皮带轮装得离轴承太远、悬臂安装的风机叶轮过重，都会显著增大轴伸根部和键槽端部的旋转弯曲应力；轮毂与轴的配合面在振动中发生微动，裂纹常从配合边缘的微动区起始。断口上的贝纹线和起源数量可以判断应力水平：单源、扩展区宽说明名义应力不高而应力集中显著，多源棘轮状说明弯曲应力偏高。扭转疲劳断口与轴线约成斜角，常与变频调速下的扭矩脉动激起轴系扭振、负载冲击或频繁正反转有关。
转子不平衡表现为一倍转频径向振动、相位稳定。电机与联轴器分别做动平衡时，键的处理方式必须一致，否则装配后会产生附加不平衡。如果振动随运行时间和温度逐渐增大、冷机后又恢复，应考虑转子热弯曲，可能由导条与铁心接触不均、通风不对称或导条断裂引起。
鼠笼转子断条在频繁启动、带大惯量负载启动的电机中较多见。断条后转子磁场不对称，电流频谱中电源频率两侧出现以二倍转差频率为间隔的边频，振动中一倍转频附近出现以极通过频率为间隔的边频，表现为周期性拍振。电流特征分析可在不停机的情况下发现断条，但需结合负载状态解读。
电磁振动与机械振动的区分
电磁原因引起的振动在断电瞬间消失，而不平衡、不对中、松动等机械原因引起的振动随转速下降逐渐衰减，这是现场最简单有效的区分方法：在运行中记录振动，切断电源的同时观察幅值变化。脱开负载单独试运行，则可以把电机本身的问题与被驱动设备、联轴器的问题分开。
定子气隙不均、软脚、定子铁心松动会使二倍电源频率的振动升高。两极电机的二倍转频与二倍电源频率非常接近，只相差与转差有关的很小间隔，低分辨率频谱上会混为一个峰，误把电磁问题当成不对中或松动，因此需要足够高的频率分辨率把两者分开。
| 振动表现 | 可能原因 | 区分方法 |
|---|---|---|
| 一倍转频径向振动为主，断电后随转速逐渐下降 | 转子或联轴器不平衡 | 相位稳定，脱开负载后仍存在 |
| 二倍电源频率振动高，断电瞬间消失 | 静态气隙偏心、软脚、定子铁心松动或绕组不对称 | 高分辨率频谱分开二倍转频，复查软脚与机座 |
| 一倍转频两侧出现极通过频率边频，幅值周期性拍动 | 转子断条或动态偏心 | 电流频谱查二倍转差频率边频 |
| 振动随温升逐渐增大，冷机后恢复 | 转子热弯曲、导条问题、热位移改变对中 | 记录冷热态振动与相位变化 |
| 轴承特征频率及谐波、包络谱有峰，高频噪声增大 | 轴承疲劳剥落、电蚀条纹或润滑不良 | 包络解调与轴承检查，测量轴电压 |
| 某一转速范围振动陡增，避开后正常 | 机座、底架或立式电机结构共振 | 启停过程振动测量与锤击模态测试 |
绕组过热与绝缘损坏（简述）
绕组损坏的分布形态提供原因线索：全部线圈均匀变暗，多与长期过载、散热不良或环境温度高有关；星形接法电机缺相运行时常见两相烧黑、一相较好；局部烧穿点集中在线圈端部或槽口，要考虑匝间绝缘缺陷、电压尖峰、局部放电、污染受潮或机械擦伤；转子扫膛时定子铁心和绕组表面留有摩擦痕迹，原因通常在轴承或轴承室磨损。
绕组问题的诊断主要依靠电气试验，例如绝缘电阻与极化指数、直流电阻平衡、匝间冲击试验和局部放电测量。失效分析侧重回答机械和材料方面的问题：过热的热源从哪里来、扫膛是否由轴承或轴承室损坏引起、风扇和风道是否失效、绝缘材料是否因介质或温度而老化。
现场与实验室检查要点
- 运行中测量在两端轴承座水平、垂直、轴向测量振动频谱、时域波形、包络谱和相位，记录电流、电压和轴承温度；变频电机测量轴电压。
- 断电与脱开负载试验运行中断电观察振动衰减方式；条件允许时脱开联轴器或皮带单独运行电机，区分电机自身问题和负载问题。
- 安装检查检查软脚、地脚螺栓、底架刚度、皮带张力和对中，对底架做锤击模态测试判断是否共振。
- 拆机记录标记两端轴承的位置和负荷区方向，拍摄润滑脂状态，收集润滑脂样品；检查定子内膛和转子表面有无扫膛痕迹。
- 轴承检验体视显微镜和扫描电镜观察剥落、微坑、条纹和压痕，截面金相判断表层是否有重熔白层，测量轴承室和轴颈尺寸。
- 转轴与转子断轴做断口分析和材料、硬度检验，检查键槽端部和配合面微动痕迹；转子检查导条与端环接头，必要时做无损检测。
- 润滑脂分析检查润滑脂颜色、稠度、金属含量和水分，判断是润滑不良、污染还是放电导致的变质。
送样、资料与改进方向
- 送样：两端轴承（不要清洗，标明驱动端、非驱动端和负荷区方向）、润滑脂样品、断裂转轴或其断口段、磨损的端盖或轴承座、损坏的风扇；同型号未使用的轴承可作为对比。
- 资料：铭牌参数和极数、供电方式与变频器设定、电缆类型与长度、接地与轴承绝缘情况、轴承型号与润滑脂型号及加脂记录、负载与传动方式、振动和温度趋势、跳闸与保护动作记录、修理和重绕历史。
- 轴电流：采用绝缘轴承或陶瓷滚动体轴承，加装轴接地装置，做好电机、变频器和被驱动设备之间的等电位连接，按要求使用屏蔽电缆和输出滤波。
- 轴承润滑：按轴承和转速确定加脂量与周期，避免不同润滑脂混用，保证排脂通道畅通，停机备用设备定期盘车以减少伪压痕。
- 转轴：控制皮带张力，皮带轮尽量靠近轴承安装，键槽端部和轴肩采用合适的圆角，轮毂配合采取防微动措施；变频驱动的轴系评估扭振并避开共振转速。
- 安装与结构：消除软脚，提高底架刚度，避开机座和底架的共振转速区间；动平衡时电机与联轴器采用一致的键处理方式。
- 绕组：核对负载与选型，保持风扇和风道清洁，配置缺相与过载保护，变频驱动选用相适应的绝缘系统。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
变频电机的轴承总是坏，和变频器有关吗？
很可能有关。变频器的共模电压会在轴上感应出电压，击穿轴承油膜放电，形成磨砂状表面和搓衣板纹。建议测量轴电压，检查接地和电缆，把旧轴承送检观察放电微坑和截面白层，再决定采用绝缘轴承或轴接地措施。
电机振动大，怎么知道是电机的问题还是负载的问题？
可以先做两个现场试验：运行中断电，振动瞬间消失说明是电磁原因，逐渐下降说明是机械原因；再脱开负载单独运行电机，振动消失说明问题在联轴器或被驱动设备。之后结合频谱和相位进一步定位。
电机轴从轴伸处断了，原因一般是什么？
多数是旋转弯曲疲劳，常见于皮带张紧过大、皮带轮离轴承远、悬臂负载重的场合，裂纹从键槽端部或轮毂配合边缘起始。若断口与轴线成斜角，要考虑扭振和冲击扭矩。需要断口分析并核算外载荷。
电机烧了，还有必要做失效分析吗？
有必要。很多绕组烧毁的起点是轴承卡滞、扫膛、散热失效或缺相，换线圈不处理起因会重复发生。绕组烧损的分布形态、轴承和转子表面的痕迹能帮助判断起点，建议连同轴承一起保留。