電機(jī)維修論文降低電機(jī)噪聲的工藝

　　這篇電機(jī)維修論文為降低電機(jī)噪聲，除合理的設(shè)計(jì)外，制定和執(zhí)行完善的工藝規(guī)程，進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，科學(xué)地使用和維護(hù)，對(duì)人員、設(shè)備、材料、方法、環(huán)境、監(jiān)測(cè)等影響電機(jī)質(zhì)量的因素進(jìn)行全面控制，使用時(shí)進(jìn)行技術(shù)和設(shè)備的更新，采用先進(jìn)的工藝方法和工藝裝備，能確保電機(jī)噪音得到有效的控制。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)噪音研究及其降噪措施還待繼續(xù)研究。

　　《微特電機(jī)》(月刊)創(chuàng)刊于1973年，由中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第21研究所主辦。是一本集技術(shù)性、學(xué)術(shù)性于一身，融廣告商情、行業(yè)信息于一體的綜合性專業(yè)權(quán)威期刊，讀者面已覆蓋國(guó)內(nèi)外微特電機(jī)行業(yè)及其相關(guān)配套業(yè)、專業(yè)院校和研究單位等。微特電機(jī)是一種量大面廣的產(chǎn)品，廣泛用于家電、視聽、汽車、醫(yī)療器械、辦公設(shè)備、計(jì)算機(jī)外設(shè)、工業(yè)自控設(shè)備等領(lǐng)域。在即將跨入新世紀(jì)的今天，《微特電機(jī)》雜志不僅是科技信息的傳播者，而且是科技成果轉(zhuǎn)化的孵化器。選擇《微特電機(jī)》雜志，是您明智之舉。

　　摘要：文章主要從電機(jī)噪聲的危害性出發(fā)，分析了電機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因，并對(duì)如何降低電機(jī)噪聲闡述了相應(yīng)的觀點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：電機(jī)噪聲;噪聲污染;機(jī)械噪聲;機(jī)械加工精度

　　隨著電機(jī)在日常工作及家庭生活生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，電機(jī)噪聲已成為電機(jī)質(zhì)量考核的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，如何降低電機(jī)的噪聲，已經(jīng)引起各電機(jī)科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的高度關(guān)注，并成為重點(diǎn)解決的問題之一。根據(jù)電機(jī)噪聲產(chǎn)生方式的不同，為便于論述，筆者將電機(jī)噪聲歸納為兩大類：電磁噪聲、機(jī)械噪聲(包括空氣動(dòng)力噪聲)。其中機(jī)械噪聲往往是電機(jī)噪聲的主角。因?qū)�業(yè)所限，筆者僅就降低電機(jī)機(jī)械噪聲的工藝措施進(jìn)行探討。由機(jī)械原因引起電機(jī)噪聲的因素較多，相對(duì)比較復(fù)雜，除設(shè)計(jì)因素外，如槽配合、功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)等，工藝水平的提高對(duì)電機(jī)噪聲的抑制和保證起著極為重要的作用。產(chǎn)生電機(jī)機(jī)械噪聲的因素有轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡、軸承、裝配及零部件的機(jī)械加工等。

　　1　電機(jī)噪聲的危害

　　電機(jī)發(fā)出異常噪聲是電機(jī)內(nèi)部零件損壞的一個(gè)重要判斷依據(jù)。電機(jī)噪聲輕則對(duì)電機(jī)安全運(yùn)行產(chǎn)生一定影響，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致電機(jī)的損壞，甚至造成安全事故和較大的經(jīng)濟(jì)損失。

　　另外，長(zhǎng)期或長(zhǎng)時(shí)間在充滿噪聲的環(huán)境中工作或生活時(shí)，容易引起影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，使人急躁、易怒，影響睡眠，造成疲倦，降低工作質(zhì)量和工作效率;有時(shí)甚至?xí)�直接�?dǎo)致職業(yè)病或工傷事故的產(chǎn)生。

　　總之，噪聲污染已是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的三大污染源之一，而電機(jī)噪聲是噪聲污染的聲源之一。電機(jī)廣泛地應(yīng)用在日常的生活與生產(chǎn)中，與人們的生活有著緊密的聯(lián)系。隨著社會(huì)文明的進(jìn)步，人們對(duì)噪聲污染的認(rèn)識(shí)逐步的增強(qiáng)。因此，降低電機(jī)噪聲已是擺在人們面前的一個(gè)重要課題。

　　2　電機(jī)機(jī)械噪聲產(chǎn)生的原因

　　振動(dòng)產(chǎn)生噪聲，要探討降低電機(jī)噪聲的工藝措施，必須先弄清其產(chǎn)生的原因。

　　2.1　轉(zhuǎn)子的不平衡引起的噪聲

　　通常在電機(jī)的結(jié)構(gòu)中，剛性轉(zhuǎn)子的機(jī)械不平衡可分為靜不平衡、動(dòng)不平衡和混合不平衡三種。由靜不平衡導(dǎo)致的離心力在兩個(gè)支座上產(chǎn)生大小相等、相位相同的振動(dòng);由動(dòng)不平衡導(dǎo)致的離心力的力偶在兩個(gè)支座上產(chǎn)生大小相等、相位相反的振動(dòng)。在生產(chǎn)過程中要特別注意的是動(dòng)平衡精度的穩(wěn)定性，尤其是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后有些電機(jī)就達(dá)不到總裝時(shí)的精度，這就要靠嚴(yán)格執(zhí)行轉(zhuǎn)子裝配工藝規(guī)程來保證。大型電機(jī)的生產(chǎn)過程中要特別重視。另外，只重視轉(zhuǎn)子本身的動(dòng)不平衡精度而忽視附加零件如風(fēng)扇等的平衡精度也是不夠的。

　　2.2　軸承引起的噪聲

　　軸承是電機(jī)中重要的零部件之一�？蓪⑤S承噪音歸納為兩類：軸承本身產(chǎn)生的噪聲、軸承與電機(jī)裝配精度引起的噪聲。

　　2.2.1　軸承本身產(chǎn)生的噪聲　絕大多數(shù)的電機(jī)選用的軸承為滾動(dòng)軸承，包括滾珠軸承和滾珠軸承。滾動(dòng)軸承有內(nèi)圈、外圈，其間還有滾珠或滾柱和保持架，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中，這些元件會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致不規(guī)則的摩擦和碰撞而產(chǎn)生噪聲，特別是在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下尤為明顯。目前鑒別軸承的優(yōu)劣有先進(jìn)的軸承噪聲測(cè)試儀，測(cè)量軸承噪聲是否達(dá)到對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求和設(shè)計(jì)要求，這也是電機(jī)生產(chǎn)廠較為關(guān)注的。

　　2.2.2　軸承與電機(jī)裝配精度引起的噪聲　在生產(chǎn)實(shí)踐中，有時(shí)質(zhì)量相同的同一批軸承裝在不同的電機(jī)上，測(cè)出的噪聲級(jí)差別也很大，差值最多可達(dá)到 10dB(A)以上。有時(shí)更換精密軸承后軸承噪聲還是很大，這說明軸承噪音與電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)和裝配精度有直接關(guān)系。它決定了軸承振動(dòng)的傳遞和擴(kuò)大，因?yàn)樵肼曌詈蠖际峭ㄟ^電機(jī)向外輻射的。影響軸承與電機(jī)裝配精度的主要因素有：

　　(1)軸承徑向游隙的大小。軸承在制造時(shí)有一個(gè)符合一定標(biāo)準(zhǔn)的原始徑向游隙值，因軸承裝入電機(jī)后軸承內(nèi)外圈與軸承檔及軸承室都有一定的配合公差，較大的過盈配合會(huì)使軸承產(chǎn)生變形，引起游隙減小，是軸承運(yùn)行在另一個(gè)游隙值，即工作游隙。實(shí)踐表明：當(dāng)工作游隙為10μm左右時(shí)，噪音最小，是最合理的游隙值。游隙值過大或過小都可能會(huì)使噪音加大，因此就要求原始的游隙值必須在規(guī)定范圍內(nèi)。工作游隙與原始游隙的差值主要與軸承內(nèi)圈和軸承擋之間的配合、類別及軸承檔加工精度有關(guān)，這就要求軸承制造廠保證軸承的加工精度和原始游隙的公差帶寬度。也就是說，軸承本身的質(zhì)量和裝配配合精度直接影響電機(jī)噪聲的大小。

　　(2)端蓋和機(jī)座的剛度問題。從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面來講，電機(jī)可看成是由幾個(gè)零部件(定、轉(zhuǎn)子、軸承與端蓋)組成的振動(dòng)系統(tǒng)。由于軸承內(nèi)圈裝配在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生橢圓變形，徑向減弱了軸承與電機(jī)的振動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生“調(diào)諧”，從而引起振幅較大的軸向振動(dòng)。值得注意的是，引起定子鐵芯電磁振動(dòng)的電磁力波，同時(shí)也作用在轉(zhuǎn)子上。一般情況下，若轉(zhuǎn)子剛度好可忽略它引起的彎曲振動(dòng)，但它會(huì)通過軸承傳到端蓋及整個(gè)電機(jī)。由于軸承滾珠(滾柱)與內(nèi)圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則，傳遞到軸承外圈上的電磁力波頻率不甚穩(wěn)定，而端蓋又是薄殼結(jié)構(gòu)，軸向剛度差，它有很多不同階段的固有頻率，容易引起物件共振噪聲。在有適當(dāng)?shù)墓ぷ饔蜗稌r(shí)，電磁力波傳遞到端蓋時(shí)有一定的衰減，端蓋上的激振力較小，即當(dāng)間隙過小時(shí)，激振力就變大。這就是很多槽配合不太理想的電機(jī)對(duì)軸承噪音比較敏感的原因。一旦軸承裝配不當(dāng)就會(huì)引起端蓋等物件在定子(或轉(zhuǎn)子)槽頻率附近出現(xiàn)較大共振，引起噪聲。

　　2.3　機(jī)械加工因素引起的噪聲

　　機(jī)殼、定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、軸承室等的加工精度，包括同軸度、圓度等形位公差和尺寸公差，及表面粗糙度等，對(duì)最最終裝配質(zhì)量均有影響，即這些因素有可能導(dǎo)致機(jī)械噪音因素的疊加，使電機(jī)噪音的增大。如：設(shè)計(jì)的定子內(nèi)圓公差為+0.20～ +0.10，轉(zhuǎn)子外圓公差為-0.10 ～0.20，實(shí)際加工時(shí)如分別取上下限值，則定轉(zhuǎn)子之間的單面徑向間隙為10～20μm。間隙的大小影響到電機(jī)噪音的大小，而且間隙過小時(shí)加上裝配不同軸的話，還可能出現(xiàn)掃膛現(xiàn)象。

　　2.4　其他因素引起的噪聲

　　噪聲產(chǎn)生還有另外一部分原因。如：在一般的情況下，機(jī)械噪聲是電機(jī)噪聲的主要來源。通常情況下，因散熱需要，電機(jī)的密封性有限，致使在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，吸附的塵埃量會(huì)不斷增加，影響了電機(jī)的散熱性，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力容易引起軸彎曲和位移，而軸的熱彎曲和熱位移又會(huì)增加電機(jī)的噪音。另外碳刷的振動(dòng)、風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的氣流、電機(jī)的使用和維護(hù)不當(dāng)?shù)榷紩?huì)引起電機(jī)噪聲。

　　3　降低電機(jī)噪聲的工藝措施

　　針對(duì)電機(jī)機(jī)械噪聲產(chǎn)生的原因，筆者分別提出相應(yīng)的工藝措施，借此拋磚引玉，共同探討。

　　3.1　轉(zhuǎn)子機(jī)械不平衡產(chǎn)生的噪聲控制方法

　　轉(zhuǎn)子的不平衡量應(yīng)盡可能減到最小，否則平衡精度就低。平衡精度與電機(jī)的規(guī)格、性質(zhì)和使用條件有關(guān)。例如：船用電機(jī)顛簸性大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，振動(dòng)和噪聲要小，平衡精度要求較高。轉(zhuǎn)子鐵芯的直徑與長(zhǎng)度之比越大，離心力越大，平衡精度要高。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高，平衡精度要求亦高。電機(jī)在使用時(shí)的基礎(chǔ)狀況，如軸承和各支持部分的剛性差，平衡精度要求高。

　　針對(duì)上述內(nèi)容，提出幾點(diǎn)有利的工藝措施來提高轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度：(1)轉(zhuǎn)子的加工必須保證滿足設(shè)計(jì)的對(duì)稱性和同軸度;(2)風(fēng)扇和繞組支持的圓周及平面應(yīng)盡可能都加工，以保證其同軸度，非加工面要保證光滑平整;(3)軸料加工前要檢查，彎料要經(jīng)過調(diào)直后才能加工;(4)轉(zhuǎn)子的各部位所分布的不平衡量是不相同的，為了減小旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力，必須選擇2個(gè)校正面，為了獲得較好的平衡效果，支點(diǎn)應(yīng)盡量靠軸承檔，校正面內(nèi)的平衡配重量所在位置的半徑應(yīng)盡可能大，以減少配重量;(5)如使用風(fēng)扇，其不平衡徑向力，隨轉(zhuǎn)速和直徑的不同而變化，因此在調(diào)動(dòng)平衡時(shí)，平衡機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能高;(6)嵌線時(shí)，每極繞組的重量應(yīng)當(dāng)盡可能一致;浸漆時(shí)，對(duì)油漆的粘度、浸漆時(shí)間和方法、烘漆時(shí)間和溫度等的控制應(yīng)適宜，嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，特別是油漆的調(diào)配，應(yīng)視季節(jié)的變化而作適當(dāng)調(diào)整，以保證漆層均勻、無(wú)漆瘤，轉(zhuǎn)子采用立浸立烘;(7)硅鋼片厚薄不均勻和毛刺大引起的不平衡，可在沖片沖制和鐵芯疊壓過程中嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程和模具的維護(hù)規(guī)定，盡可能減小其不平衡量;(8)工藝裝備的選用要能保證轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇、集電環(huán)、繞組支持和轉(zhuǎn)子鐵芯等在加工中的同軸度;(9)如需校平衡，平衡塊加在風(fēng)扇、平衡環(huán)、繞組支持上，保證整體的動(dòng)平衡;(10)動(dòng)平衡機(jī)的操作、維護(hù)等必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)定。

　　3.2　降低軸承噪音的主要方法

　　(1)注意軸承的選擇。大多數(shù)的電機(jī)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中，軸承的振動(dòng)程度會(huì)隨軸承內(nèi)徑的增加而增大，每增加5mm的直徑，振動(dòng)約增大1～2dB。

　　(2)注意軸承徑向游隙的大小。過大的徑向游隙會(huì)引起低頻噪聲升高，反之，過小的間隙則會(huì)導(dǎo)致高頻噪聲升高。為了減少軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)與噪聲，軸承徑向工作間隙應(yīng)控制在1～9μm范圍內(nèi)為宜。一般來說，電機(jī)軸承本身的振動(dòng)噪聲與電機(jī)整機(jī)要求的噪聲大約相差10dB，即當(dāng)電機(jī)所要求的噪聲小于 42dB時(shí)，軸承本身的噪聲就應(yīng)小于32dB。這一點(diǎn)應(yīng)通過平常對(duì)軸承或電機(jī)整機(jī)的檢驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)同規(guī)格型號(hào)的軸承應(yīng)選擇質(zhì)量穩(wěn)定、噪聲值低的供應(yīng)商生產(chǎn)的產(chǎn)品。

　　(3)對(duì)軸承適當(dāng)加壓。其目的是為了消除轉(zhuǎn)子的軸向間隙。一般可以選用波形彈簧墊圈或者是三點(diǎn)式彈性墊圈，且置于軸伸端。

　　(4)對(duì)于噪聲要求比較高的電機(jī)來說，就要選用低噪音軸承。當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，可以選用含油滑動(dòng)軸承，它的噪聲與同尺寸的滾動(dòng)軸承相比一般可小10dB左右。

　　(5)同一臺(tái)電機(jī)應(yīng)選用同一廠家生產(chǎn)的同一批次的、同規(guī)格同型號(hào)的軸承來裝配，避免混裝。

　　3.3　裝配和機(jī)械加工因素控制噪聲方法

　　(1)在裝配轉(zhuǎn)軸、軸承等時(shí)，宜放置在專用夾具上，避免徑向敲打，軸向敲擊時(shí)也不能直接擊打軸端或軸承端面，不能野蠻作業(yè)、強(qiáng)制裝配;裝配軸承前，應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行清洗和消磁，裝配時(shí)宜采用熱脹法，并適量涂抹相應(yīng)型號(hào)的潤(rùn)滑脂;

　　(2)對(duì)定轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸軸承檔和端蓋軸承室的精加工工序應(yīng)設(shè)立質(zhì)量控制點(diǎn)，實(shí)施重點(diǎn)控制，加工精度盡量靠近公差帶中間值;同時(shí)生產(chǎn)企業(yè)的工藝水平和生產(chǎn)設(shè)備及工裝都必須能夠保證機(jī)械加工的精度。要提高機(jī)械加工的質(zhì)量，必須在質(zhì)量控制點(diǎn)的設(shè)立和檢測(cè)手段上都要有絕對(duì)保證。

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