李曉(xiǎo)勇
(勝利發電(diàn)廠,257000)
摘 要:電機軸承出現噪音(yīn)也被稱(chēng)為電機噪音。電機的噪聲由機械噪聲、電磁噪聲(shēng)和(hé)通風噪聲三(sān)部分組成,其中機械噪聲的主要來源之一是軸承噪(zào)聲,因此,控製電機的軸承噪聲可以有效降低電機的整體噪聲。軸承是電機的主要故障點之一。解決電機的軸承噪聲可以降低(dī)電機(jī)的軸承(chéng)故障,提高電機的整體質量水平。本文分析了影響電(diàn)機(jī)軸承噪聲的原因,介紹了問題的預防及解決措施。
關鍵詞:電機(jī);滾動軸承;噪聲;對策
引(yǐn)言
電機中采用的軸承分為滾動軸承和滑動(dòng)軸承兩(liǎng)種,滑(huá)動軸承噪聲低,在電機噪音上相對也較低,結構(gòu)簡(jiǎn)單,在微型電機中使用廣泛,而在其它類型的電機中,特別是在中小型異步電機(jī)中,由於滾動軸承具(jù)有使用維護方便,運轉精度高,起動性能(néng)好,可使(shǐ)電機軸向結構緊湊以及成本低等諸多優點,使用更多。在正(zhèng)常情況下,軸(zhóu)承裝入電機後,電機的軸承噪聲和單個(gè)軸承的噪聲(shēng)有(yǒu)著密切的關係,噪聲小的軸襯裝入電機後,電機噪聲也(yě)小,但是也有不少情況是噪聲小的軸襯裝入電機(jī)後(hòu),電機噪音並不小(xiǎo),發生這樣的情況主要原因是零件與軸承配合不當(dāng),結構不合理,由於(yú)電機(jī)裝配(pèi)工藝不(bú)當造成軸承的機械損傷(shāng),兩次固體汙染,結構共振(zhèn)等。
軸承對電機振動和噪聲的影響主要有兩個方麵。一方麵,軸承本身是一個嚴重的振動源和噪聲源,另一方麵,作(zuò)為電機轉子和定子的連接構件,軸承受到(dào)電機中各種力的激勵並傳遞(dì)激勵力,從(cóng)而產生振(zhèn)動(dòng)和噪聲。電機的噪聲包括電磁噪聲(shēng)、通風噪聲和機(jī)械噪聲,而機械噪聲的主要來源之一就是電(diàn)機的軸承噪聲。在電機結構上,軸承是連接(jiē)電機定子與轉子,限(xiàn)定定(dìng)轉子相對位置,並保證電機準確運行的承載部件。電機上滾動軸承的故障會體(tǐ)現在軸承的振動上,進而產生軸承噪聲、軸承發熱等現象,但是(shì)在軸(zhóu)承故障初期,軸承的振動(dòng)、噪(zào)聲、發熱等現象並不明顯,隻有(yǒu)某些小的變化,往往被人們所忽(hū)視,而當這些現象一旦(dàn)表現(xiàn)明顯時,軸承的失效(xiào)已經發生,此時如不立即采取措施,將(jiāng)會帶來不可預(yù)知的(de)嚴重後果。
1 電機滾動軸承(chéng)的噪聲源
①電機內軸承間隙大。②電機轉子掃膛:也是電機中的(de)旋轉部(bù)件。電機由轉子和定子(zǐ)兩部分組(zǔ)成,它是用來實(shí)現電能與機(jī)械能和機械能與電能的轉換裝置(zhì)。③磁鋼鬆動、脫落。④電機內部軸(zhóu)向竄動。⑤有刷電(diàn)機換向器表麵氧化、燒蝕、油汙、凹凸不平、換向片鬆動。⑥炭刷架鬆動、炭刷(shuā)架不正。⑦電機轉(zhuǎn)速及支撐件的(de)固(gù)有頻率;⑧軸承支撐件的(de)結構型式;⑨負載和運行溫度。
2 產生軸承噪聲因素及對策
2.1軸(zhóu)承類型尺寸的選擇(zé)
軸承的直(zhí)徑越小,由其所引起的振(zhèn)動與(yǔ)噪聲越小。研(yán)究(jiū)表明(míng),振動程度隨著軸承直徑的增加而增大,直徑每增加5mm,振動約增大(1~2)dB,並且軸承噪聲隨著滾動體直徑的(de)增加(jiā)而增大,球軸承產生的(de)噪聲要低於滾子軸承。軸承保持架的(de)結構和材料也是影響軸承噪聲的主要因素,一般非金屬保持架產生的噪聲低於金屬保持架。選擇軸承保持架的材料時要綜合考(kǎo)慮軸承運行溫度、潤滑脂類型以及電機旋轉速度等多種(zhǒng)因素的影響,由尼龍、玻(bō)璃(lí)纖維、樹脂等材料製成的非金屬保持架對這些因素會比較敏感,選擇時應慎重。在電機設計時,應以小(xiǎo)直徑(jìng)、輕係列、低噪聲保(bǎo)持架的球軸承作為優選方案。
2.2配合的選擇
軸承(chéng)與軸承室及與軸的配合的選(xuǎn)擇要保證軸承內圈與軸承外圈(quān)的固定,即電機運轉時軸承內圈與軸、軸承外(wài)圈與軸承室之間不能(néng)發生滑動,又要保(bǎo)證軸承的工作遊隙(xì)合適。軸承的工作遊隙是軸承在工作時的徑向遊隙,取決於(yú)軸承內圈在軸上(shàng)和軸承外圈在軸承室中(zhōng)的配合緊度以及電機運行狀態(tài)下(xià)內圈和外圈所(suǒ)產生的溫差。選擇軸承配合時要(yào)綜合考慮軸承套圈(quān)的固定以及軸承的工作遊(yóu)隙(xì)兩(liǎng)個問題。過大的徑向工(gōng)作遊(yóu)隙會導致(zhì)軸承運行過程中的負荷區(qū)域過小,影(yǐng)響軸承的壽命,並產生較大的振動與噪聲;理論上軸承(chéng)的工作遊隙越小,滾動體在無載荷區的引導就越(yuè)好,軸承在運行中的噪聲就越(yuè)小,但是過小的工作遊隙會使軸承抱死。軸承外(wài)圈與軸承室(shì)間的配合型式會影響振動與噪聲的傳播(bō)。如果配合過鬆會引起響聲,並(bìng)且會導致外圈在軸承(chéng)室內滑(huá)動。軸承裝配時外圈的徑(jìng)向間隙一般宜限製在(3~9)μm的範圍內,但這一數據(jù)Z好(hǎo)根據實踐經驗選取。
2.3軸承(chéng)預負荷
無論是球軸承還是滾子軸承,工(gōng)作時(shí)軸承所受負荷必須大於軸承的Z小工作負荷才能使軸(zhóu)承的滾(gǔn)動體在(zài)滾道內實現純滾動,否(fǒu)則,滾動體將采用滾動與滑動相結合的方式在滾道內運行,這種滑動現象將會破(pò)壞滾動體與滾道之間的潤(rùn)滑膜,使滾(gǔn)動體與(yǔ)滾道之(zhī)間發生摩擦,嚴重時將會出現磨損現象,這種現象(xiàng)一(yī)方麵會由於摩擦生熱使軸承溫度升高,另一(yī)方麵由於摩擦會使滾動體振動,產生噪聲。對於球軸承來說(shuō),一(yī)般(bān)采用在軸承(chéng)軸向上設置(zhì)彈簧,對軸承施加軸向預壓力的方法來消除球軸承中的內部間隙,以消除由於鬆散(sàn)的滾動體在滾道內運動不受(shòu)約束的現象。而對於隻能承受徑向力的圓柱滾(gǔn)子軸承來說,一般電(diàn)機(jī)轉子重(chóng)力(lì)都要大於其所需要的Z小預負荷(hé),所以(yǐ),不需另加(jiā)結構來配置。
2.4對同軸度的要求
電機(jī)兩端軸承的同軸度是影響電機軸承振動並產生噪聲的(de)重要因素。選擇軸(zhóu)承配置(zhì)型式時(shí),Z好使軸承(chéng)配置具有(yǒu)自動調心功能,這樣可(kě)減小整個結構的不對中量。對於不具(jù)有自動調心功能的配置,應采(cǎi)取提高加工(gōng)精度,增加軸(zhóu)的剛性等措施,使軸的角度不對中保持在Z小值內。對於采用幾個(gè)軸承並列安裝組合起來使用的軸承結構,因其限製了軸線角度變化的靈活性,對軸係的同軸度特別敏感,結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須注意,這種結構不但影響軸承的噪聲,而且會影響(xiǎng)到軸承的受力情況,進而影響到軸承的壽命。可通過具有自(zì)動調心功(gōng)能的球形軸承座來解決調心問題(tí),但這種球(qiú)形軸承座(zuò)加工較複雜。
2.5對與軸承套圈配合部位的加工要求
與軸承套圈配合的部位是指軸上(shàng)與軸承內圈配合的軸承台的外徑以及軸承座上與軸(zhóu)承外(wài)圈配合的軸承室的內徑。這兩個部位的(de)尺寸(cùn)公差、表麵粗糙度及形位公差要嚴格控製。如果這些部位加工不好,它的誤差會傳(chuán)遞給軸承套圈上與滾動體接觸的滾道,當滾動體在不規則的滾道上運行時,將使滾動體振動並產生噪聲。
2.6潤滑脂的汙染對軸承噪聲的影響
軸承內部潤滑脂被汙染是軸承產生振(zhèn)動噪聲的另一個重要原因。電機運行時,工作著的(de)滾(gǔn)動體與軸承套圈上的滾道之間會形成很薄的油膜,如果潤滑脂被汙染,油膜將會被汙(wū)染物(wù)破壞,滾動體與滾道之間直接接觸,在(zài)滾(gǔn)動體和滾道表麵形成凹(āo)坑(kēng)或劃痕,長時間的破壞將(jiāng)使其形狀不規則,運行時產(chǎn)生振動噪聲(shēng)。潤滑脂變質和軸承密封結構是汙(wū)染潤滑脂的主要途徑。長期工作的潤滑脂會產(chǎn)生氧化變質與凝縮分油現象,Z終碳化結塊,這種現(xiàn)象在高溫下(xià)會更加嚴重,因此,應定期更換潤滑脂,保證(zhèng)其新鮮幹淨。對於特殊的在(zài)高溫下(xià)運(yùn)行的軸承,應采用(yòng)高溫性能好的潤滑脂。
3 結束語
振動是產生噪聲的根源,軸承的噪聲與振動密不可分,為了保證軸承(chéng)工作時低振動、低噪聲,必須(xū)從軸(zhóu)承質量(liàng)以(yǐ)及電機的軸(zhóu)承結構設計、軸承支撐件(jiàn)加工(gōng)工藝、軸(zhóu)承的維護等各方麵(miàn)全(quán)麵考慮(lǜ)。采用合理的設計結構,先進的加(jiā)工工藝,正(zhèng)確的使用維護(hù)降低軸承噪(zào)聲,延(yán)長軸(zhóu)承的壽命。
參考文(wén)獻:
1.譚擁軍(jun1).滾動軸承噪聲及其控製[J].機械管理開發.2010(03)
2.王愛玲,王軍華.電機噪聲分析與降噪措施[J].平頂山工學院學報.2005(03)
來源:《中國科(kē)技博覽》2013年第38期