振動和噪聲是電機產品非常重要的性能指標,特別是環境改善政策導向下,以及電機產品在居民環境中的應用,使得客戶對於這兩個指標的要求比較敏感,甚至覺着有些苛刻。電機產品的振動,除對周圍環境的不良影響外,於電機本身也有害無益。

電機產品的諸多故障均因振動引發,因而控制電機的振動問題至關重要。簡單地理解,電機的基本構架爲定子、轉子、軸承和端蓋的組合體,振動與轉子不平衡、電磁力、軸承運行時滾動撞擊力有關,也與電機結構件剛度、配合關係、結構合理性等有直接關係。

轉子作爲電機產品的旋轉部分,由電機轉軸、轉子鐵芯配合組成,除配合尺寸關係外,轉子材料具多樣性,各種材料物理分佈的不對稱性,以及每個零部件可能存在的質量缺陷都增加了轉子本身的不平衡因素。轉子零部件加工過程中,零部件的加工誤差同樣會加重轉子的不平衡。所有的這些不利因素,都可能導致轉子重心軸線偏離旋轉軸線,當兩軸線不重合但平行時產生靜不平衡;當轉子的重心軸線與旋轉軸線不重合並形成一個角度時,在電機運行中將會產生動不平衡,由於轉子不平衡產生的離心力與電機轉速、當量偏心距和轉子質量呈正相關,因而高轉速大轉子的平衡應更爲嚴格。

軸承是電機轉子運行的兩個支承點,電機運行時,不平衡的離心力一方面作用於轉子重心,另一方面也作用在兩端的軸承上,對於大多數電機,這種不平衡作用力對轉子重心及軸承均有不良影響。在電機運行過程中,轉子的離心力與作用於軸承的離心力矩在發生週期性交變,也就激發了電機振動,加重了軸承的徑向負荷。再加上零部件配合鬆動、軸承間隙過大等問題,或者是振動頻率與零部件的固有振動頻率接近時,即出現共振問題,電機的振動問題就會很嚴重。

對於由於振動引發的電機質量問題很多,如電機軸承系統、繞組絕緣過早老化、定轉子相擦、電機引接線破損和定轉子接線鬆動等直接的電機質量問題,同時會對被拖動設備造成精度下降的不良影響。

爲了規避電機的振動質量問題,大多數情況下都會從轉子的平衡問題入手,但除此以外的環節也必須引起高度重視。

如何甄別轉子不平衡質量問題?

轉子動平衡是解決電機振動問題的重要環節,特別是對於高轉速電機更爲重要。如何去甄別是否屬於轉子不平衡質量問題非常關鍵。由轉子不平衡引起的振動一般具備如下特點:

●振動頻率相對較低,與電機轉子旋轉頻率相同;

●振動方向以徑向振動爲主;

●振動速度隨轉速升高而劇烈增大,採用變頻測試比較方便;

●端蓋軸承式電機機座上各點,隨離轉子重心軸向距離增大而增大,即機座的兩端的振動最大。

在故障電機檢測過程中,如果電機的振動不符合以上情況,就要考慮其他因素的影響。除電機轉子平衡因素外,軸承系統和電磁力對振動的影響也非常關鍵,高轉速電機的電磁振動可能較大,多極低速電機不太明顯。高轉速電機的振動問題始終是電機生產製造過程比較棘手的常發問題。

軸承旋轉精度低、電機端蓋、機座的剛度差,端蓋螺釘未擰緊,結構件材料不符合、電機安裝連接不對中等,都會引起電機振動。

在電機安裝過程中不時出現電機振動問題,應結合振動特性對症處置。如果電機與設備軸線平行但偏心,表現爲徑向振動大;兩機軸線不平行而相交成一角度,則軸向振動大。脫開聯軸器,如電機振動減小,則可以證實連接不佳。電機安裝基礎剛度不夠時,從機座底腳到上部徑向振動逐步增大。

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