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电机噪声原因及降噪方法

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:转子不平衡引起的离心力,其方向随转子旋转一周变化一个周期,因此电机每旋转一周其振动情况变化一次,振动存在较大的工频成分,且振动幅值随电机转速的增大而增大,同时电机会发生较明显的脉动噪声。滑动轴承噪声低、结构简单,在微型电机中使用广泛。正确的电机轴承安装工艺是降低电机轴承振动和噪声的重要措施。

电机噪声原因及降噪方法

机械噪声包括转子机械不平衡引起的离心力所产生的机械振动和噪声、轴承振动和噪声,通过轴承传至由端盖、机座以及外风扇罩等组成的电机外壳上引起的振动和噪声。

(1)转子不平衡。冲片制造定位不准,铁心槽型与中心孔不同心,铁心外圆与中心孔不同心,中心孔松动或铁心变形,磁铁放置不对称等,均会造成转子不平衡,从而产生离心力激发振动和噪声。

转子不平衡引起的离心力,其方向随转子旋转一周变化一个周期,因此电机每旋转一周其振动情况变化一次,振动存在较大的工频成分,且振动幅值随电机转速的增大而增大,同时电机会发生较明显的脉动噪声。当转子旋转频率与转子固有振动频率一致时,将会产生很强烈的振动,这时电机的转速即为临界转速,因此,发生振动的频率就是电机的旋转频率。

(2)轴承噪声。轴承对电机振动和噪声的影响主要有两个方面。一方面,轴承本身是一个严重的振动源和噪声源,另一方面,作为电机转子和定子的连接构件,轴承受到电机中各种力的激励并传递激励力,产生振动和噪声。

电机常采用的轴承有滚动轴承滑动轴承两种。滑动轴承噪声低、结构简单,在微型电机中使用广泛。而在其他类型的电机中,特别是在中小型异步电机中,滚动轴承使用得更多。

滚动轴承由外圈、内圈、滚动体、保持架等元件构成,其振动和噪声产生的原因可归结为两大类,一是由于轴承自身几何形态缺陷所引起的振动和噪声;二是轴承因负荷引起周期性弹性变形所造成的振动和噪声

由于轴承自身几何形态缺陷所引起的振动和噪声,主要是指由轴承加工后存在的波纹度以及由滚动体、沟道表面的损伤所引起的振动和噪声;此外还有因为轴承偏心和圆度引起的振动和噪声;密封圈或防尘盖与其他零件摩擦引起的振动和噪声;由轴承保持架引起的振动和噪声;由于固体粒子进入轴承滚道等因素引起的振动和噪声。

轴承因负荷引起周期性弹性变形引起的振动和噪声,是电机运行过程中对轴承施加了径向负荷或轴向负荷造成的,因而,即使在几何形状相当理想的轴承中也存在,这种周期性弹性变形又称为交变弹性变形,这在电机运行过程中是无法避免的。

由于固体粒子进入轴承滚道等引起的振动和噪声频率是随机的,因此轴承异常所引起的一些振动和噪声频率特性如下:

1)轴承偏心或不圆度引起的振动和噪声频率为

2)外环振动特征频率

3)内环振动特征频率为

4)滚动体振动特征频率为

5)保持架振动频率为

6)轴承刚度变化引起的振动和噪声为

式中 D——轴承节圆直径;(www.xing528.com)

d——滚动体直径;

d1——内接触表面的直径;

d2——外接触表面的直径;

α——接触角(°);

Nb——滚动体数;

n——转速(r/min)。

降低电机滚动轴承噪声的一些有效措施如下:

(1)对于配合不当引起的噪声,可通过选择合适的配合公差,提高轴承室和轴承档的加工精度来解决。

一般认为,当电机运转时,轴承的内外套圈在轴上和轴承室中不应发生有害的滑动,因为滑动会导致金属的接触摩擦,从而使得轴承寿命缩短。因此,为防止发生滑动,总是希望轴承与轴和轴承室之间的配合牢固,但不能选择过紧的配合,因为过紧的配合会使轴承的径向游隙变小甚至消失,这样不但影响轴承的正常使用,而且会使电机产生高频啸叫声,严重的还将使轴承的寿命缩短。配合过松而且选用轴承的径向游隙又偏大时,会使电机发出低频的嗡嗡声,而且使电机对振动特别敏感。

(2)如果结构空间允许,则采用波形弹簧片是降低电机轴承噪声的有效措施。

电机运行中往往发出一种频率约400Hz左右的嗡嗡声,这种由于不平衡力矩与轴向电磁力分量造成的轴向窜动声与轴承的使用有关。如果空间允许,则应在电机结构中采用波形弹簧对轴承外圈施加一个轴向预压力,从而减小这种嗡嗡声。

(3)采用正确的安装工艺是降低电机轴承振动和噪声的重要措施。

安装工艺对电机轴承振动和噪声的影响很大。正确的电机轴承安装工艺是降低电机轴承振动和噪声的重要措施。电机轴承的安装工艺包括安装前的清洗、加注润滑脂与装配。

对于滑动轴承,其振动和噪声通常是以固有频率和一些间断性的声音组成的宽频带噪声,产生的主要振动和噪声频率为转子旋转频率的倍数。

另外电机安装不良也会引起电机机械振动,当电机安装于基座上时,因基座松动、基座刚性不够或电机安装部位的刚性较低会发生振动,特别是电机作为一个刚体,因其基座或电机安装部位的弹性而发生低频振动,当上述振动状态的固有振动频率与电机电磁振动频率一致时,电机会因处于共振状态而发生强烈的振动。

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