防爆電機(jī)機(jī)械性噪聲產(chǎn)生的原因很多,現(xiàn)在從防爆電機(jī)設(shè)計與制造角度來討論如何抑制或改善電機(jī)的機(jī)械性噪聲。
采用優(yōu)質(zhì)軸承,精選軸承型號與尺寸,適當(dāng)?shù)妮S承部件設(shè)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(huán)境,文明的安裝工藝等,對降低電機(jī)的振動和噪聲都有顯著效果。目前,在大型電機(jī)或分馬力及以下微電機(jī)中,一般趨向于采用滑動軸承,特別是微電機(jī),其大多數(shù)要求低噪聲,而采用高精度滾動軸承成本太高。近年來開發(fā)的粉末治金含油軸承能保證軸承噪聲不大于40dB,甚至達(dá)到30dB。
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(yù)壓力,能減少由于滾動元件運(yùn)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(yīng)當(dāng)比較均勻等等,否則可能起相反作用或不起作用。軸向預(yù)壓力的Z佳數(shù)值可由實驗確定。實驗數(shù)據(jù)表明,當(dāng)軸向預(yù)緊力為196-490N時,振動速度較低。
●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(jī)械保持器的軸承,這些軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時比較安靜。
●采用具有護(hù)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(yīng)使與支承構(gòu)件的固有頻率失諧。
●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(jī)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(yīng)有一個相對的Z佳值范圍。
在一定的運(yùn)行環(huán)境中,合理的設(shè)計能夠減少電刷噪聲。為使噪聲Z小,電刷伸出刷盒的Z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Z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Z小。
為使大電機(jī)或小型高速電機(jī)的電刷——換向器噪聲Z小,制造廠還必須進(jìn)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(shù)要求的電刷裝置參數(shù)。
對于中型和大型電機(jī),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。
降低由于轉(zhuǎn)子不平衡引起的噪聲,關(guān)鍵在于提高校動平衡的精度,或限制轉(zhuǎn)子不平衡量于合理限度。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)頒布過不同電機(jī)轉(zhuǎn)子的經(jīng)濟(jì)合理平衡品質(zhì)等級及相應(yīng)的單位轉(zhuǎn)子質(zhì)量(kg)允許的殘余不平衡量。一般地說,提高轉(zhuǎn)子動平衡精度有可能使噪聲降低3~5dB。
技術(shù)文件規(guī)定了允許每單位轉(zhuǎn)子質(zhì)量的殘留不平衡值或允許的總偏心值。轉(zhuǎn)速越高,要求越嚴(yán)。但此規(guī)定僅適用于“剛性”轉(zhuǎn)子,即指運(yùn)行轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于其第一臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。對于實際的“撓性”轉(zhuǎn)子,即指運(yùn)行轉(zhuǎn)速介于其第一與第二臨界轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)子,其允許總偏心值還應(yīng)小些。
還可以指出,對于一臺完全平衡的電機(jī),如果與其它設(shè)備成套,則由于軸系聯(lián)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(shè)備本身不平衡、沒找好中心等,仍可能發(fā)生不許可的振動與噪聲。因此,應(yīng)當(dāng)對整個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)在實際運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行校動平衡工作。
此外,還應(yīng)注意平衡的穩(wěn)定性,尤其運(yùn)行發(fā)熱后的穩(wěn)定性。同時,也不可忽視同軸上安裝的其它部件如風(fēng)扇、鍵等的動平衡。2極汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子校了平衡往往還不能完全消除具有兩倍轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的機(jī)械噪聲。特別是,如果軸承支承座或某些構(gòu)件的固有頻率等于或接近于兩倍轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率時,則該頻率下的噪聲和振動可能高到不允許的程度。
●風(fēng)扇噪聲的控制。電機(jī)中風(fēng)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(yè)風(fēng)機(jī)低得多,噪聲則高些。原則上,降低電機(jī)通風(fēng)噪聲可以從降低風(fēng)量、減少風(fēng)阻、提高效率(從風(fēng)扇型式等著手),以及可能時減小風(fēng)扇直徑和轉(zhuǎn)速等方面努力。如:(1)風(fēng)扇葉片采用不均勻間距風(fēng)扇葉片采用不均勻間距,可以減少當(dāng)均勻時所引起的有規(guī)律的壓力擾動強(qiáng)度;(2)風(fēng)扇葉片采用多孔材料;(3)采用特殊風(fēng)扇——轉(zhuǎn)子聯(lián)接器。變速電機(jī)的風(fēng)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(zhuǎn)子聯(lián)接器,可以使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不變。
●空氣動力噪聲的控制。在中型和大型電機(jī)中,冷卻空氣通過軸向上對齊的定、轉(zhuǎn)子風(fēng)道時可產(chǎn)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(fēng)道口附近放置吸聲材料。
汽笛噪聲還可以由例如高速感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)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(fēng)系統(tǒng),可使主要噪聲降低達(dá)20dB或更多。但要考慮由于罩壁的反射作用,罩內(nèi)的聲壓級將高于無罩時在同一點的數(shù)值。
●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(jī),其單位質(zhì)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(qiáng)化通風(fēng)必然導(dǎo)致電機(jī)通風(fēng)噪聲的增大。為此在箱式結(jié)構(gòu)的防滴式中型高壓電機(jī)上部加裝了消聲罩。