收藏 | 軸承和齒輪引起電機(jī)振動(dòng)的機(jī)械誘因是什么？

在小型電機(jī)中，通常使用的是滾珠軸承，滾動(dòng)體（鋼球）在內(nèi)圈和外圈滾動(dòng)的機(jī)械接觸，它們被一層潤(rùn)滑油包圍，可以輕微的緩沖作用，使接觸面稍微擴(kuò)大。如果滾動(dòng)元件和環(huán)形滾道足夠圓且未損壞，壓縮力（力激勵(lì)）和潤(rùn)滑劑運(yùn)動(dòng)（位移激勵(lì)）引起的接觸點(diǎn)周向彈性變形，僅產(chǎn)生寬頻帶（頻譜）的振動(dòng)，潤(rùn)滑劑能抑制震動(dòng)。如果沒有足夠的潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑劑的粘度不正確，振動(dòng)將增加（“金屬的硬聲”噪音），接觸點(diǎn)的壓力增加，材料疲勞增加以及滾道損壞，特別是軸承的軸向過載，會(huì)導(dǎo)致更快的材料疲勞。

徑向滾珠軸承由于其制造和操作方式而具有徑向軸承間隙，如果外環(huán)或內(nèi)環(huán)上的彈性軸向預(yù)載荷引起的徑向游隙被壓縮到零，軸承球則不能最佳地傳遞徑向力。在這種情況下，軸承的安裝配合和裝配質(zhì)量起著重要的作用，在一定的旋轉(zhuǎn)速度下，球?qū)嶋H上是同步運(yùn)行的，而不是在一個(gè)圓形的或波浪形的路徑上。在軸承托架中發(fā)生自感應(yīng)軸向振動(dòng)，其被稱為嘯叫噪聲，在軸承中，我們主要會(huì)遇到產(chǎn)生彈性力的運(yùn)動(dòng)，而彈性力又會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)以及產(chǎn)生振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的力，這意味著存在位移激勵(lì)和力激勵(lì)，因此在理論分析個(gè)別情況時(shí)必須同時(shí)考慮兩者。

不平衡引起的振動(dòng)

在電機(jī)制造技術(shù)中不可能使主軸和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸完全對(duì)齊，雖然可以保持較低的偏差，但是小型電機(jī)的典型高速會(huì)產(chǎn)生大量離心力，即在支撐點(diǎn)處具有模態(tài)階數(shù)r=1的圓周徑向力，在彈性方面，這會(huì)導(dǎo)致支撐點(diǎn)的周向徑向撓度增大或減小。根據(jù)慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸（平行或角度）的偏差，可以有徑向力，在空間上，它們是同相或異相，或是相同的組合，并因此是由這些力引起的運(yùn)動(dòng)（從搖動(dòng)到翻滾運(yùn)動(dòng)），軸之間的平行不匹配稱為靜態(tài)不平衡，角度不匹配稱為動(dòng)態(tài)不平衡 。

齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)

當(dāng)涉及齒輪時(shí)，有兩個(gè)主要的振動(dòng)原因：第一種是齒輪沒有達(dá)到精密的等級(jí)引起切向或徑向振動(dòng)；第二種是，當(dāng)輪齒相互滾動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)齒輪比會(huì)因?yàn)榘霃奖鹊淖兓淖儭?duì)于有許多齒的大齒輪，動(dòng)力傳遞通常涉及多個(gè)齒，只要有足夠的間隙和彈性，半徑之間的變化才均勻，就像斜齒輪一樣。小型電機(jī)的齒輪較小，齒數(shù)較少，嚙合（重疊）的齒數(shù)較少，很少通過螺旋齒輪嚙合。因此，即使是半徑比的微小波動(dòng)也會(huì)使其變得相當(dāng)明顯，這將激發(fā)軸上的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)和軸承處的徑向振動(dòng)，這些振動(dòng)等于旋轉(zhuǎn)頻率與齒數(shù)及其倍數(shù)的乘積，這些振動(dòng)偶爾會(huì)受到旋轉(zhuǎn)頻率或其倍數(shù)的調(diào)制，例如當(dāng)塑料齒輪翹曲和變松時(shí)。

振動(dòng)是位移激勵(lì)的一種形式，主要是產(chǎn)生壓力或力的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)的大小取決于齒輪的彈性和其他彈性、慣性扭矩，以及齒輪和潤(rùn)滑劑墊之間的間隙。塑料齒輪由于其彈性、低質(zhì)量和材料阻尼，在噪聲方面是有利的，但隨著溫度和濕度的升高，其尺寸往往增加到不理想的程度。因此，他們必須被設(shè)計(jì)成有游隙，它們不適用于相對(duì)較高的負(fù)載。對(duì)于多級(jí)變速箱和行星齒輪，半徑的變化在很大程度上補(bǔ)償了整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中的相互影響，在電機(jī)的使用壽命中，磨損經(jīng)常引起輪齒之間的間隙和齒隙。

當(dāng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)打開且發(fā)生方向反轉(zhuǎn)時(shí)，間隙和齒隙會(huì)在傳動(dòng)系中產(chǎn)生沖擊噪聲。在運(yùn)行過程中，運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦?xí)a(chǎn)生隨機(jī)的脈沖噪聲和連續(xù)噪聲。連續(xù)噪聲通常含有許多諧波，許多部件之間可能會(huì)出現(xiàn)間隙和齒隙，典型的例子是電機(jī)的法蘭安裝、沒有負(fù)載的變速箱、張緊不充分的滾珠軸承或軸上松動(dòng)的滾珠軸承內(nèi)圈。

齒輪箱齒間的間隙會(huì)引起振動(dòng)（位移激勵(lì)），齒輪齒的兩側(cè)突然相撞，彈性地彈回來，由此產(chǎn)生的重復(fù)頻率和振幅在很大程度上取決于游隙的大小，并且它們?cè)诳蛰d條件下、啟動(dòng)期間或轉(zhuǎn)速變化時(shí)變得非常明顯。隨著載荷的增加，振動(dòng)消失。這些振動(dòng)可以通過良好的潤(rùn)滑和提供材料阻尼（塑料）的彈性齒來最小化，在有游隙或磨損金屬輪齒的大型電機(jī)中，這種振動(dòng)非常有害。

結(jié)論

在每臺(tái)電機(jī)中，除了期望的力、轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)之外，不可避免地還會(huì)產(chǎn)生不希望的力、轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。不期望的波動(dòng)（振蕩轉(zhuǎn)矩）疊加在期望的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩上，這導(dǎo)致了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的振蕩。由不平衡和磁效應(yīng)引起的徑向力引起徑向運(yùn)動(dòng)。隨著時(shí)間波動(dòng)的摩擦力出現(xiàn)在軸承和滑動(dòng)接觸面上，并引起不希望的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)齒輪箱安裝在設(shè)備中時(shí)，齒輪會(huì)引起不希望的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。所有這些運(yùn)動(dòng)都構(gòu)成結(jié)構(gòu)噪聲，它們被傳遞到電機(jī)的振動(dòng)表面。

來源：找軸網(wǎng)