小型電機振動分析及隔振方法研究

李候 梁建輝

摘 要：電機工作過程中的振動會對電機壽命、噪音等方面產生重要影響。據此，本文圍繞著電機振動的危害、成因以及隔振方法展開了討論，期望能夠提高電機使用壽命、降低工作噪音，減少工作停機、停產的現象，推動工業產業的進步與發展。

關鍵詞：噪音;隔振方法;小型電機

前言：

家電行業中的電機應用十分廣泛，為了使電機設備更好地運行工作，我們需要不斷地改進電機設備，提升產品可靠性和性能。電機振動是影響其使用壽命和綜合性能的重要因素，由此，我們應該了解電機振動的危害、起因以及消除振動的方法。

一、小型電機振動造成的影響分析

（一）對電機效率的影響

電機運行振動會引起能量的消耗，從而大大地降低了電機的工作效率，由此可見，我們應該盡力消除或者減弱電機工作時產生的振動。

（二）對電機配件的影響

電機振動會導致配件松動，比如導致電機端部位置上的綁線松動，這會加劇繞組間的摩擦，降低電阻的絕緣性，甚至還有可能發生絕緣擊穿;再比如導致轉子的磁極松動，磁極發生松動后，電機的轉子和定子會很容易就產生碰撞，而這會嚴重地損傷電極的轉子，使其斷裂或者彎曲。

電機振動還會增加配件的磨損傷害，比如導致軸承磨損，引起磨損疲勞，大大地降低了軸承的使用壽命。

（三）振動產生的噪音影響

電機的振動也很容易帶來噪音。在電機的工作運轉過程中，產生振動的振源是電機轉子在磁場力作用下高速旋轉，產生振動噪音;同時由于電機常常會帶有散熱風葉，電機風葉高速旋轉與空氣摩擦產生振動引起噪音;電機轉軸的軸承在運轉過程中產生摩擦也會產生振動引起噪音。為了減弱或者消除噪音的影響，我們可以使用更加精準的儀器設備檢測電機轉子的動平衡，防止靜不平衡產生離心力進而引發噪音;或者合理安排電機軸承的維修養護次數，避免軸承出現劃痕、缺損等情況;另外還可以在電機上安裝消聲器以減弱或消除噪音。

二、小型電機產生振動的原因與隔振方法的分析

（一）小型電機的軸承產生的振動與隔振方法

不同種類的軸承對應不同功率的電機，一般情況下，滑動軸承通常在電機的功率比較大時使用，而滾動軸承多在電機的功率比較小時被使用。在此我們主要探討滑動軸承和滾動軸承兩種形式的軸承產生的振動以及隔振的方法。

首先是滑動軸承，引起滑動軸承振動的原因有油膜渦動和油膜振蕩兩種。多數情況下滑動軸承的油膜渦動具有突發性并且其是沿徑向振動的，油膜渦動常發生在在一些功率比較大的柔性轉子電機內，這類電機的軸頸線速度大且軸承小于負載，在電機長時間的持續工作后，軸承間的縫隙會擴大，而油膜會加厚，容易產生油膜的渦動。設計人員可以通過調節油膜的溫度與粘度來降低或消除振動。與油膜渦動相類似，當油膜的動壓不能保持平衡時，在電機的軸承內部就很容易發生油膜振蕩。當系統和油膜渦動兩者共振時會產生激勵，此時的振動也會更加強烈，發生振蕩。為消除油膜振蕩，設計人員應該在設計時注重保持轉子的平衡，工作人員也應該經常檢查地腳螺絲，避免螺絲松動。

其次是滾動軸承，軸承的安裝技術、軸承的潤滑情況、軸承與其它配件的配合情況以及軸承的制造精確度等都是可能會引發滾動軸承振動的重要因素。為避免滾動軸承產生振動，負責安裝軸承的工作人員應該注重安裝方法的選擇，目前比較常見的安裝方法是熱套法;還應該合理調配潤滑脂的濃稠度，過稀和過稠都不利于軸承的保養，還會引起振動;還應該控制好軸承和轉軸軸承擋以及與端蓋之間的配合精度，應使用高精度的機器進行安裝和調整;最后還應該借助更加先進和精確的設備儀器制造滾動體、套圈和軸承內圈等零件，以保障滾動體、套圈的橢圓度以及軸承內圈徑向偏擺符合制造精度的要求，不會引起振動。

（二）小型電機的轉子產生的振動與隔振方法

小型電機的轉子產生的振動主要有兩種類型：扭轉振動與彎曲振動。

首先是小型電機的轉子產生的扭轉振動。轉子的扭轉振動會造成電機的累積疲勞，縮短電機的使用壽命并影響電機的正常使用，嚴重時甚至會造成安全事故，引起轉子的扭轉振動的主要原因是系統外界產生的扭矩驟變。隔絕轉子的扭轉振動的主要方法有設計人員在設計電機的轉子結構時，利用更加先進的技術與設備提高軸系扭振的自然頻率計算的精確性，以最大化地避開轉子的倍頻以及工作頻率。

其次是小型電機的轉子產生的彎曲振動。造成電機轉子的彎曲振動的主要原因有轉子的固有振動，防止轉子的固有振動引起彎曲振動的方法有設計人員保證轉子的臨界轉速不低于電機的額定轉速的15%，并且還要合理地控制電機的工作轉速和轉子的臨界轉速，使兩者保持足夠大的差值;引起電子彎曲振動的原因還有電機工作時的電磁失衡以及轉子的表面溫度不均勻;此外，轉子質量的不平衡也是一個引起彎曲振動的重要原因。在電機的工作過程中，有時電機的轉子會發生動態的質量不平衡，有時會發生靜態的質量不平衡，有時也會動態、靜態不平衡同時發生。設計人員在設計電機結構時，要想最大化地消除轉子的彎曲振動就要盡力消除轉子的質量不平衡，為此，設計和生產人員需要在轉子投入生產之前預先進行一個動靜平衡的測試試驗。

如下圖所示，試重后的振動由矢量A代表，原始的振動由矢量B代表，這樣試重后的響應就可以用矢量（A-B）表示。

那么計算消除原始的振動需要的較正量大小的公式為：

式中W代表較正量的大小，T代表試重的大小。此種測算較正量的方法可以稱為單平面單測點平衡方法。

（三）小型電機的定子產生的振動與隔振方法

首先是電機的定子繞組產生的振動。當電機工作時，定子繞組的熱脹冷縮力、轉子的磁拉力以及漏磁通和電流之間的相互作用力等力，都會影響定子繞組并且能夠引發繞組振動，并且在一般情況下，這三種力引起的繞組振動有倍頻率振動和系統頻率振動兩種。設計人員在設計電機結構時，尤其應該注意由電磁力造成的定子繞組頂部與槽部兩個部位的振動，可以借助在端部的軸向位置上安裝剛性支架或者在槽部位置使用線棒加固等方法消除或者減弱電機的定子繞組產生的振動。

其次是小型電機的定子鐵心產生的振動。小型電機的定子鐵心產生的振動的主要類型有四邊形、圓形和三角形。引起小型電機的定子鐵心振動的主要原因是電磁力，如果在交變磁場通過電機的定子疊片鐵心內部時，鐵心的結構沒有固定緊實，那么交變磁場產生的電磁力就會引發鐵心沿軸向振動，這時如果不加以調整加固，就很有可能會產生斷齒等惡劣的后果，所以我們十分有必要防止電機的定子鐵心產生的振動。設計人員在設計電機結構時，可以借助螺桿或者壓板加固電機的鐵心結構來達到隔振的效果，但是使用這種方法也很有可能會損傷電機的鐵心結構，因此設計人員還應該精確計算、合理地控制加固的壓力以避免損傷。

三、結語

在電機的工作過程中，有很多因素會引起電機的振動，例如油膜的渦動和振蕩、轉子的彎曲扭轉等，由此，我們應該更加嚴格地進行電機設備的設計、檢查與維修，時時檢查電機的軸承、定子、轉子等結構，最大化地減弱或者消除振動帶來的傷害。

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