文/傘東 王德國(guó) 劉春霞，中車(chē)永濟(jì)電機(jī)有限公司

1 前言

在異步電動(dòng)機(jī)的例行試驗(yàn)中，測(cè)量電機(jī)的振動(dòng)主要是為了考核它的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，對(duì)于分析轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的質(zhì)量，軸承的質(zhì)量，電機(jī)的裝配質(zhì)量以及電磁設(shè)計(jì)的合理性都有重大的價(jià)值。在各種電機(jī)的例行試驗(yàn)中，振動(dòng)大的是電機(jī)經(jīng)常發(fā)生的重要故障或缺餡之一，本文主要針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因進(jìn)行分析和提出解決對(duì)策。

2 測(cè)試時(shí)電機(jī)的工作狀態(tài)與安裝方法

2.1 工作狀態(tài)

電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)值隨電機(jī)的轉(zhuǎn)速，外施電壓及其負(fù)載的狀態(tài)而變化，異步電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值的測(cè)量應(yīng)在外施額定頻率及三相對(duì)稱(chēng)額定電壓的空載運(yùn)行狀態(tài)下測(cè)定且在實(shí)際正弦波條件下運(yùn)行，測(cè)量量值對(duì)轉(zhuǎn)速為600～3600r/min的電機(jī)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)采用振動(dòng)速度有效值表示，其單位為mm/s.對(duì)轉(zhuǎn)速低于600r/min的電機(jī)，則采用位移振幅值表示，單位為mm。測(cè)量應(yīng)在每一規(guī)定轉(zhuǎn)速或額定轉(zhuǎn)速全范圍內(nèi)進(jìn)行，,在每一試驗(yàn)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的振動(dòng)值均不得超過(guò)GB10068-2000表1中所規(guī)定的限值。對(duì)于雙向旋轉(zhuǎn)電機(jī)，振動(dòng)限值適用于兩個(gè)方向;對(duì)于多速異步電動(dòng)機(jī)，還應(yīng)在產(chǎn)生最大振動(dòng)的轉(zhuǎn)速下測(cè)定。另外測(cè)量振動(dòng)時(shí)，電機(jī)的軸伸端不得帶有聯(lián)軸器。對(duì)軸伸帶鍵槽的電機(jī)，測(cè)量振動(dòng)和校平衡時(shí)應(yīng)填充一個(gè)半鍵（全長(zhǎng)半高鍵或全高半長(zhǎng)鍵），以便消除附加不平衡的影響。

2.2 安裝方式

電機(jī)的振動(dòng)與其安裝有密切的關(guān)系。就評(píng)價(jià)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的平衡和振動(dòng)而言，為了保證試驗(yàn)的重復(fù)性和提供比較的測(cè)量數(shù)據(jù)，則需要在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，對(duì)單臺(tái)電機(jī)進(jìn)行測(cè)量。按GB10068-2000中的規(guī)定，電機(jī)安裝分為自由懸置和剛性安裝。

2.2.1 自由懸置

將電機(jī)懸掛在彈簧上或安裝在有彈性的支撐件（彈簧，橡膠墊等）上。對(duì)于軸中心高小于400mm的電機(jī)應(yīng)采用彈性安裝，當(dāng)電機(jī)軸中心高H≤250mm時(shí)，其彈性支撐系統(tǒng)的壓縮量應(yīng)符合15×（ 1 000/n）2＜δ≤ εZ 其中δ為電機(jī)放置后彈性系統(tǒng)的實(shí)際變形量（mm）；n為電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）；ε為彈性材料線(xiàn)性范圍系數(shù)，對(duì)乳膠海綿ε=4；Z為彈性材料壓縮前的自由高度（mm）。當(dāng)電機(jī)軸中心高250mm＜H≤400mm時(shí)，可直接采用橡膠板做彈性墊。

2.2.2 剛性安裝

對(duì)于軸中心高H＞400mm的電機(jī)應(yīng)采用剛性安裝。此時(shí)安裝平臺(tái)，基礎(chǔ)和地基三者應(yīng)剛性聯(lián)接。安裝平臺(tái)和基礎(chǔ)應(yīng)不產(chǎn)生附加噪聲或與電機(jī)共振。此時(shí)電機(jī)應(yīng)緊固在堅(jiān)硬的底板上。在電機(jī)底腳上（或在座式軸承或定子底腳附近的底座上）的水平與垂直兩方向所測(cè)得的最大振動(dòng)速度應(yīng)不超過(guò)在鄰近軸承上沿水平和垂直方向所測(cè)得的最大振動(dòng)速度的25%。

測(cè)量位置依據(jù)GB10068-2000標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測(cè)量。

3 振動(dòng)產(chǎn)生的主要原因與處理方法

3.1 機(jī)械方面

1)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡不良是電機(jī)振動(dòng)過(guò)大的常見(jiàn)原因，由轉(zhuǎn)子不平衡離心慣性力所引起的振動(dòng)，與轉(zhuǎn)速的平方及轉(zhuǎn)子殘余不平衡度成正比，這種情況需將電機(jī)解體，然后將轉(zhuǎn)子重新進(jìn)行動(dòng)平衡校準(zhǔn)，這樣電機(jī)振動(dòng)值過(guò)大故障就可以消除；

2)軸承因質(zhì)量問(wèn)題或缺油磨損而導(dǎo)致的電機(jī)振動(dòng)，我們可以根據(jù)聲音進(jìn)行判斷，用金屬棒可以明顯聽(tīng)到軸承室有金屬摩擦或較刺耳的尖叫聲，遇到這種情況我們需要及時(shí)將電機(jī)停下來(lái)，更換新的軸承同時(shí)加入合格適量的潤(rùn)滑脂，振動(dòng)就可以解決了。

3)用冷壓法將軸承的內(nèi)圈壓裝到轉(zhuǎn)軸上時(shí)，定位裝置沒(méi)有調(diào)好，造成壓力未通過(guò)轉(zhuǎn)軸的中心線(xiàn)，這樣就會(huì)造成軸承偏斜，破壞轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡從而引起振動(dòng)。這種情況將電機(jī)解體后測(cè)量位置度，將軸承重新壓裝到位就可以解決。

4)轉(zhuǎn)子上有部件松動(dòng)，轉(zhuǎn)子鐵心與軸配合松動(dòng)，風(fēng)扇和轉(zhuǎn)軸配合松動(dòng)都會(huì)引起振動(dòng)。這時(shí)徑向振動(dòng)較大尤其垂直方向振動(dòng)大，軸向振動(dòng)很小或正常。這種情況需將電機(jī)解體后再進(jìn)行相關(guān)的處理。

3.2 電氣方面

這類(lèi)振動(dòng)的原因隱蔽性強(qiáng)，不容易判斷。故障的存在會(huì)使定轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生交變磁拉力，引起振動(dòng)增大。

1)定子三相磁場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)，如電網(wǎng)三相電壓不平衡。因接觸不良或斷線(xiàn)造成單相運(yùn)行，定子繞組三相不對(duì)稱(chēng)等原因都會(huì)造成定子磁場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)，而產(chǎn)生異常振動(dòng)。

2)定子鐵芯和定子線(xiàn)圈松動(dòng)將使定子電磁振動(dòng)和電磁噪聲增大。

3)電機(jī)定子中心與轉(zhuǎn)子軸心不重合，轉(zhuǎn)子的鐵芯與轉(zhuǎn)軸或軸承不同心，轉(zhuǎn)子鐵芯不圓時(shí)，會(huì)使定轉(zhuǎn)子鐵芯之間的氣隙出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，過(guò)大的偏心值會(huì)產(chǎn)生很大的單邊磁拉力，引起電機(jī)振動(dòng)增大。

4)鼠籠轉(zhuǎn)子籠條鑄造質(zhì)量不良產(chǎn)生短條，脫焊或端環(huán)開(kāi)裂造成電機(jī)三相電流不平衡而產(chǎn)生振動(dòng)增加。

5)轉(zhuǎn)子鐵芯片疊壓不緊而使轉(zhuǎn)子鐵耗和渦流損耗增加導(dǎo)致鐵芯磁路飽和而產(chǎn)生飽和高諧波，引起電機(jī)振動(dòng)增大。

6)轉(zhuǎn)子鐵芯片在疊壓時(shí)出現(xiàn)疊片傾斜使轉(zhuǎn)子槽變形 因而產(chǎn)生槽高諧波 ，引起電機(jī)的振動(dòng)值增大。

7)具有舉刷裝置的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)，集電環(huán)的短路片與短路的觸頭接觸不穩(wěn)定，高速電機(jī)集電環(huán)與電刷接觸不穩(wěn)定，造成繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子繞組回路電氣不平衡，產(chǎn)生不平衡的電磁力而使電機(jī)的振動(dòng)增加。

3.3 我們經(jīng)常采用斷電法來(lái)檢查區(qū)分是由于電磁原因還是機(jī)械原因引起的振動(dòng)。斷電即對(duì)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速下的電機(jī)采用斷電，如果振動(dòng)突然減小或消失則可判斷是電磁原因引起的，若振動(dòng)值變化不大，則可能是機(jī)械方面的原因引起的。

4 結(jié)束語(yǔ)

電機(jī)的結(jié)構(gòu)同時(shí)包含電氣和機(jī)械兩個(gè)部分，也可以說(shuō)是電氣和機(jī)械的結(jié)合點(diǎn)。所以，電機(jī)的振動(dòng)故障原因也可分成兩個(gè)部分，機(jī)械方面和電氣方面。

通過(guò)以上分析，減小電機(jī)的振動(dòng)，主要有以下途徑：提高轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度，帶風(fēng)扇的電機(jī)風(fēng)扇要連同轉(zhuǎn)子一起校平衡，或者單獨(dú)校平衡；要提高零部件機(jī)械加工的質(zhì)量；保證軸承裝配時(shí)的配合精度；選用恰當(dāng)?shù)牟叟浜虾碗姶艆?shù)；適當(dāng)加強(qiáng)機(jī)座的剛度，改變機(jī)座的固有振蕩頻率，以避免產(chǎn)生共振；采用低振動(dòng)加速等級(jí)的滾動(dòng)軸承；提高電機(jī)的裝配質(zhì)量。