电机振动噪音分析及改进

电机振动噪音分析及改进

李要君

中车永济电机有限公司陕西西安710000

摘要：海上钻井平台对工作区域噪声要求不大于90dB，电机噪音已成为进入海上钻井平台的绊脚石。通过在电机装配试验过程中增加中间质量控制项点，保证装配过程的可重复性及可测性。在满足装配过程可重复性前提下，通过对运行电机声音的诊断及拆解分析找出电机噪声问题的本质，并提出一些针对性的解决方法。

关键词：噪声；电机异响；电机振动

1引言

海洋平台是为开发与利用海洋资源，提供海上作业与生活的场所，随着海洋开发事业的迅速发展，海洋平台得到广泛的应用。由于海洋平台长期处于恶劣的环境，为其配套的系列电机一旦发生故障，现场维修既困难又昂贵，耽误生产且损失巨大。

2问题的提出

电机运行，噪音性能指标，虽然检测合格，但同系列电机之间的结果相差较大，引起用户对整机性能的猜疑。海洋平台过高的噪音会影响人员的身心健康，同时差异过大的噪音也不利于电机运行质量状态的排查。电机噪音主要有两种：一种是电磁噪音，另外一种是轴承噪音。轴承噪音一种是轴承本身产生的，即轴承固有的噪声；另一种是轴承装机后才产生的噪声，即与轴承本身无关的噪声。对一个标准化生产的工厂来说轴承固有噪声没有办法控制，但装机后轴承产生的异响是应当极力避免的，因此我们积极研究产生电机振动噪声差异的原因，积累数据，提出对策找出问题的本质，满足产品的一致性使产品质量上升到一个新的台阶。

3.测试电机的装配过程与工作状态

3.1装配过程

电机噪声与装配过程有密切关系，就评价旋转电机振动、噪声而言，为了保证装配试验的重复性和提供比较所需的测量数据，严格按照技术文件规定，对电机进行装配。通常电机装配完成后，测量轴承相关的9个数值。

装配过程发现内封环、内甩油环、轴承内圈热套均有不到位现象，主要原因是热套装配冷却收缩不均，使轴承内圈发生倾斜，导致内圈跳动超差。根据现场装配情况增加以下中间质量控制项点，重新进行装配。

增加中间质量控制项点，得出影响轴承9个数值的原因：

（1）配件内应力释放变形造成行位公差超差，装配后多个配件累加造成；通过增加中间质量控制项点，及时发现配件行位公差是否满足要求。

（2）操作人员装配过程的方式、方法没有形成标准模式；装配过程增加工装器具的使用，做到可操作、能检测，减少人为因素的影响。

（3）后轴承盖与前端盖之间的钢板纸调节作用失效；用深度尺四点测量轴承端面与前端盖端面距离之差在0.025mm范围内。因为后轴承盖和前端盖组装后，轴承底部接触面与轴线不垂直，前外轴承盖装配后不能均匀压装轴承外圈，造成轴承外圈端面不平跳动量超差。

3.2工作状态

电机基本噪声（约73dB）一般是连续的平坦的声响，没有明显的高低。而电机异常声则是偶发性的断续声响。电机杂音诊断一般是根据响声来判明有毛病的地方。在声响异常杂乱，不明确情况下通过听诊棒或金属棒的一端与电机轴承部位相接触，另一端与耳接触，根据声音的类别来进行判断，这种方法随诊断人员的听觉或熟练程度的不同会有所差异。通过诊断大致可以分辨如下几种声音：

（1）电机运行约40分钟（轴承部位大约45℃）开始出现刺耳的啸叫声音，听起来好像轴承润滑不良引起干磨的那种声响，此时轴承温升不高，振动也在要求范围内有的甚至不到0.6cm/s。这种尖鸣声的出现是无规则的，经过多年工况运行经验验证此声音对轴承寿命和润滑脂寿命无多大影响，也不影响旋转，但不悦耳声令人不安；

（2）电机从开始平稳运转就一直发出一种平稳且连续的噪声，此种声音不随时间的变化而改变，电机停机转速缓慢降低过程中，声音也随之减小；

（3）电机运转过程中通过听诊棒发现非传动端一直出现“咕噜”声，测量振动值明显增加。

4噪声产生的主要原因及处理方法

随着电机采用钢板机座结构在各领域的广泛使用，因电机制造质量问题而产生异常噪音，给工厂的资源（试验设备、人力、时间）造成极大的浪费。

我们知道轴承本身噪声（即固有噪声）是轴承旋转时，滚动体在滚道上滚动而发出的一种连续而圆滑的声音。轴承本身噪声在一般情况下没有问题，只有噪声增大之后才需注意。出现轴承异响采用现有检测方法对轴承进行检测，检测结果正常则通过更换轴承，如果没有消除，就说明不是轴承问题，应该是其它原因造成。

4.1原因分析及解决方法：

（1）气隙不均匀及转子同心度差，会产生电磁噪音；需提高制造工艺水平，确保工装以及设备工作状态良好。

（2）检查定子端板到机座端面尺寸（一周测8组数据）的一致性，出现超差电机会发出持续的、均匀的摩擦声；定子铁心与机座装配采用的过盈尺寸在装配前进行检测，不应使用过盈配合值偏小，造成定子铁心轴向移动，也不应使用过盈配合值偏大，造成机座存在内应力，在机座止口加工后产生椭圆，影响定转子的同轴度，从而出现电磁噪声和振动现象。

（3）端盖是电机的关键零部件之一，加工精度直接影响电机的运行可靠性，因端盖内孔尺寸变形或端盖与机座装配后挤压造成轴承室变形，轴承压装后造成损伤或变形引起异音。因此在电机组装前对端盖和机座进行模拟装配，确保轴承室内孔尺寸变形量在0.03mm范围内才可以组装。

（4）轴承的圆柱滚子端面与保持架有非常明显的摩擦痕迹；

轴承内圈和外圈发生倾斜，转轴弯曲变形。在安装时轴承室内孔未做彻底清理，即使肉眼看不见的微小灰尘进入轴承，也会增加轴承的磨损，振动和噪声。焊接机座长时间应力释放，尺寸变形同轴度超差，造成转轴变形。

轴承外径与轴承内径的配合至关重要。配合太松，轴承可能“走外圈”。配合太紧，损伤轴承，引发异常声；或外圈受压产生变形，滚道变形，引发轴承异音。

（5）轴承内外圈承压面几乎没有润滑脂，而在非承压面却有较多油脂并从非承压面溢出轴承；

轴承保持架上的润滑脂不是连续状态，而是飞溅斑点状；解体电机，拆除轴承等部件，对转子重新动平衡，发现动平衡量均有变化，最大变化量为13g，其他还有8g、6g等均不相同。

（6）轴承与外轴承盖配合面没有完全接触；用棕红涂抹轴承盖装配面进行测试，验证装配尺寸问题；

检查后轴承盖、前端盖及钢板纸的尺寸及行位公差，检查前端盖端面是否产生变形。

（7）轴承滚珠上有划痕内圈有明显螺旋纹：

轴承先天性的品质缺陷。当轴承旋转时由于保持架的振动以及保持架与滚动体发生撞击引起的振动会产生一定频率的周期性的颤音，产生异响。

5结束语

以上分析结果对处理电机异音有很好的参考作用，并对后续制定工艺规程及标准化作业流程起一定指导作用。电机异音是一件复杂而困难的工作，只要我们不断总结经验，提高工艺水平，我们一定会做的更好