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如何從設計和制造環節抑制防爆電機的機械噪聲

時間:2019年06月13日 作者:南洋防爆電機 點擊: 【字體:

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防爆電機機械性噪聲產生的原因很多,現在從防爆電機設計與制造角度來討論如何抑制或改善電機的機械性噪聲。


1
電機軸承噪聲的降低


采用優質軸承,精選軸承型號與尺寸,適當的軸承部件設計,提高與軸承相配合的零部件的制造精度,合理選擇配合等級,以及整潔的安裝環境,文明的安裝工藝等,對降低電機的振動和噪聲都有顯著效果。目前,在大型電機或分馬力及以下微電機中,一般趨向于采用滑動軸承,特別是微電機,其大多數要求低噪聲,而采用高精度滾動軸承成本太高。近年來開發的粉末治金含油軸承能保證軸承噪聲不大于40dB,甚至達到30dB。

防爆電機軸承

對于滾動軸承可以采取下列措施來降低其噪聲:

●采用彈簧圈(例如波紋彈簧),給軸承施加軸向預壓力,能減少由于滾動元件運動不受約束而引起的振動。但是,波紋彈簧必須具有足夠推力去跟蹤軸向振動的激勵,不能太硬,它作用于軸承外圈上的力應當比較均勻等等,否則可能起相反作用或不起作用。軸向預壓力的最佳數值可由實驗確定。實驗數據表明,當軸向預緊力為196-490N時,振動速度較低。

防爆電機軸承

●在支承裝置中增加彈性減振器。通常,這有助于降低頻率高于幾百Hz的振動和噪聲。

●選用具有由合成塑料制作的保持器或者堅固的機械保持器的軸承,這些軸承在高速運轉時比較安靜。

●采用具有護罩或密封墊的軸承,以防止污物或外來物侵入軸承。

●軸承外圈的固有頻率應使與支承構件的固有頻率失諧。

軸承

●選擇合適的工作游隙。從噪聲角度,工作游隙比之軸承的波紋度、粗糙度,電機的加工精度、配合公差和安裝工藝等影響都是次要的,但它應有一個相對的最佳值范圍。


2
電刷——換向器噪聲的降低


在一定的運行環境中,合理的設計能夠減少電刷噪聲。為使噪聲最小,電刷伸出刷盒的最佳長度(以碳刷中心線計算)范圍為2~4mm。電刷噪聲隨電刷壓力的變化而變化,并且最佳的壓力是0.0392~0.0490MPa;電刷與刷握之間的間隙為0.2mm時,噪聲最小。

電刷

為使大電機或小型高速電機的電刷——換向器噪聲最小,制造廠還必須進行一系列的實驗,從噪聲角度來選用合適的電刷材料以及符合噪聲技術要求的電刷裝置參數。

對于中型和大型電機,控制電刷——換向器噪聲的一種方法是在換向器端裝用密封罩。


3
轉子不平衡噪聲的降低


降低由于轉子不平衡引起的噪聲,關鍵在于提高校動平衡的精度,或限制轉子不平衡量于合理限度。國際標準化組織(ISO)頒布過不同電機轉子的最經濟合理平衡品質等級及相應的單位轉子質量(kg)允許的殘余不平衡量。一般地說,提高轉子動平衡精度有可能使噪聲降低3~5dB。

轉子

技術文件規定了允許每單位轉子質量的殘留不平衡值或允許的總偏心值。轉速越高,要求越嚴。但此規定僅適用于“剛性”轉子,即指運行轉速遠低于其第一臨界轉速的轉子。對于實際的“撓性”轉子,即指運行轉速介于其第一與第二臨界轉速之間的轉子,其允許總偏心值還應小些。

還可以指出,對于一臺完全平衡的電機,如果與其它設備成套,則由于軸系聯接后,軸承支承的剛度和振動形式的變化以及其它原因,例如,被連接的設備本身不平衡、沒找好中心等,仍可能發生不許可的振動與噪聲。因此,應當對整個轉動系統在實際運行狀態下進行校動平衡工作。


此外,還應注意平衡的穩定性,尤其運行發熱后的穩定性。同時,也不可忽視同軸上安裝的其它部件如風扇、鍵等的動平衡。2極汽輪發電機的轉子,由于開槽嵌放繞組,兩個主軸線的抗彎剛度不一致,在這種情況下即使轉子校了平衡往往還不能完全消除具有兩倍轉子旋轉頻率的機械噪聲。特別是,如果軸承支承座或某些構件的固有頻率等于或接近于兩倍轉子旋轉頻率時,則該頻率下的噪聲和振動可能高到不允許的程度。


4
空氣動力噪聲的控制


●風扇噪聲的控制。電機中風扇由于受空間限制,不能裝用某些提高其效率的附加元件,效率較工業風機低得多,噪聲則高些。原則上,降低電機通風噪聲可以從降低風量、減少風阻、提高效率(從風扇型式等著手),以及可能時減小風扇直徑和轉速等方面努力。如:(1)風扇葉片采用不均勻間距風扇葉片采用不均勻間距,可以減少當均勻時所引起的有規律的壓力擾動強度;(2)風扇葉片采用多孔材料;(3)采用特殊風扇——轉子聯接器。變速電機的風扇在低速時,供給足夠的冷卻空氣,在高速時冷卻空氣則會過量,因而就加大了空氣動力噪聲。采用轉子聯接器,可以使風扇轉速不變。

風葉

●空氣動力噪聲的控制。在中型和大型電機中,冷卻空氣通過軸向上對齊的定、轉子風道時可產生汽笛噪聲;減少這種噪聲的一種有效方法是在定子徑向風道口附近放置吸聲材料。

汽笛噪聲還可以由例如高速感應電動機轉子導條與定子繞組端部之間的間隙等其它原因所引起。采用封閉罩或閉路通風系統,可使主要噪聲降低達20dB或更多。但要考慮由于罩壁的反射作用,罩內的聲壓級將高于無罩時在同一點的數值。

消音風罩

●對空氣入口和出口處噪聲的控制。采用吸聲材料制作的消聲器來降低空氣入口和出口處動力噪聲,在許多情況下都是非常有效的。我國中型新系列電機,其單位質量的功率有較大幅度的提高,因此必須增加冷卻空氣的流量。強化通風必然導致電機通風噪聲的增大。為此在箱式結構的防滴式中型高壓電機上部加裝了消聲罩。


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