电机振动与噪声的分析

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1、电机的振动及噪声1、概述噪声干扰人们正常谈话，降低人的思维能力，使人疲劳，并影响人睡眠、休息和工作，长期生活在大噪声的环境中，不仅可使人耳朵由痛感，还使人的听觉受到损害，甚至会发生昏厥和引起神经系统疾病。而振动是噪声的来源，我们在控制噪声的同时也同样抑制了振动，所以在分析电机的噪声时，总是结合电机的振动一起来描述。为了保证人们有一个合理的生活、工作环境，各国都制定了法规以限制噪声的污染。我国在1988年参照国际标准ISO1680.2（1986）《声学——旋转电机辐射空气噪声的测定之第二部分简易法》和ISO3746（1980）《声学

2、——噪声源的声功率级测定：简易法》制定了GB10069.2-88《旋转电机噪声测定方法及限值：噪声简易测定方法》。电机噪声主要来自三个方面，即空气噪声、机械噪声和电磁噪声，但有时也会将电路内部噪声列入噪声源之一。电路内部噪声主要来自电路自励、电源哼声以及电路元件中的电子流起伏变化和自由电子的热运动。2、电机噪声和振动及抑制措施（1）空气噪声空气噪声主要由于风扇转动，使空气流动、撞击、摩擦而产生。噪声大小决定于风扇大小、形状、电机转速高低和风阻风路等情况。空气噪声的基本频率fv：fv=Nn/60(HZ)其中，N——风扇叶片数n——电

3、机转速（RPM）风扇直径越大，噪声越大，减小风扇直径10%，可以减小噪声2—3dB。但随之冷量也会减少。当风叶边缘与通风室的间隙过小，就会产生笛声(似吹笛声)。如果风叶形状与风扇的结构不合理，造成涡流，同样也会产生噪声。由于风扇刚度不够，受气流撞击时发生振动，也会增加噪声。此外，转于有凸出部分，也会引起噪声。针对以上产生空气噪声的原因，则下列措施有助于减小空气噪声：合理地设计风扇结构和风叶形状，避免产生涡流；保证风叶边缘与通风室有足够的间隙，在许可情况下，尽量缩小风扇直径；在许可情况下，将气流转向后再吹(吸)出，可明显降低噪声，此

4、在吸尘器中已有采用；保证风路通畅，减小空气的撞击和摩擦。如果从声源方面还不能控制通风噪声时，就要采用隔声或用消声的方法，还可以在定子径向风道口附近防置吸声材料。最简单也是最有效的隔声方法是用钢板、木板或塑料板制成的隔声罩，把整个电机包围起来，可降低噪声20分贝左右，当然这对整体三热是不利的，而且所占用的空间也比较的大。风叶的兜风角度对噪音影响较大，角度加大5到10度噪音可减少1到2db.（2）机械噪声机械噪产主要包括轴承噪声、转子不平衡及碳刷与换向器摩擦所引起的噪声。轴承噪声滚动轴承由轴承内圈、滚珠、滚珠保持架和轴承外圈组成。轴承

5、外圈不转动，轴承内圈合转子一起旋转，而滚珠在轴承内圈的滚道和轴承外圈的滚道及保持架中滚动旋转，保持架又被滚动旋转着的滚珠带动旋转。所以轴承噪声主要由下列频率的噪声组成。转子的旋转频率：fa=n/60(Hz)则滚珠的旋转频率：fbb=(1/dr)·(d1d2/(d1+d2))·n/60(Hz)式中：dr——滚珠直径(mm)d1——轴承内圈滚道的直径(mm)d2——轴承外圈滚道的直径(mm)保持架的旋转频率fbs=(d1/(d1+d2))·(n/60)(Hz)而轴承内外圈滚道中的波纹、凹坑、超糙度是引起噪声的主要原因。试验表明，噪声声

6、压级与滚动面的波纹高度和波纹数的乘积成正比。此外，径向游隙的大小，也影响噪声，减小径向游隙，可降低噪声，但是径向游隙小的轴承要求配用在两轴承室同心度高的机壳和端盖，并且对转子同轴度的要求提高。同时润滑脂质量的优劣也是影响噪声的主要原因。噪声与润滑脂的粘度有关，试验表明，噪声随粘度增大而减小，但粘变增大到一定数值后，噪声反而增大，这是因为油膜对振动有援冲作用，粘度大、噪声低，但当粘度过大，转动时出现搅拌声。安装误差对轴承噪声的影响。轴承的安装误差超过某一临界值会使轴承噪声急剧增大，而临界角随轴承径向游隙减小而减小。图一表示某单列内心

7、轴承在不同径向游隙时安装误差角对噪声的关系。综上所述，为足够降低轴承噪声，则需要保证轴承内外圈滚道的精加工质量，在可能的情况下采用小的径向游隙，以及选用上好的润滑脂及合适的粘度，控制轴承工装误差角在临界角以下，同样可以降低滚动轴承的噪声。在电机结构中采用波形弹簧对轴承外圈施加一个轴向预紧力，可以减消频率在400Hz左右的嗡嗡声。因为电机转动时，轴承由于没有预紧力的作用，轴承内的钢球处于自由状态就会发生自由振动，这种振动是随机的，而且它还可能与保持架、套圈等发生碰撞而产生附加噪声。如果用波形弹簧对轴承外圈增加一个预紧力，它适当地调整

8、了轴承的，当有轴向分量时弹簧对其有阻尼作用而使振动减小，从而减弱钢珠的自由振动，从而削弱了附加的噪声。用滑动轴承代替滚珠轴承是降低轴承噪声的最有效的办法，粉末冶金含油轴承以结构简单，造价低，噪声小，频谱均匀而且比较稳定，逐渐被引入到噪声要求低于40