从设计和制造环节抑制电机的机械噪声.docx
从设计和制造环节抑制电机的机械噪声电机机械性噪声产生的原因很多，现在从电机设计与制造角度来讨论如何 抑制或改善电机的机械性噪声。目录1 .电机轴承噪声的降低12 .电刷一一换向器噪声的降低23 .转子不平衡噪声的降低24 .空气动力噪声的控制35 .阻尼安装面4?风机安装4?管道系统5?风扇速度6?气动排气管7?气动喷嘴7?隔振垫8?机器防护装置8?链条和同步皮带传动9?电动机91.电机轴承噪声的降低采用优质轴承，精选轴承型号与尺寸，适当的轴承部件设计，提高与轴承 相配合的零部件的制造精度，合理选择配合等级，以及整洁的安装环境，文明 的安装工艺等，对降低电机的振动和噪声都有显著效果。目前，在大型电机或 分马力及以下微电机中，一般趋向于采用滑动轴承，特别是微电机，其大多数 要求低噪声，而采用高精度滚动轴承成本太高。近年来开发的粉末冶金含油轴 承能保证轴承噪声不大于40dB,甚至达到30dB。对于滚动轴承可以采取下列措施来降低其噪声：采用弹簧圈（例如波纹弹簧），给轴承施加轴向预压力，能减少由于滚动元 件运动不受约束而引起的振动。但是，波纹弹簧必须具有足够推力去跟踪轴向 振动的激励，不能太硬，它作用于轴承外圈上的力应当比较均匀等等，否则可 能起相反作用或不起作用。轴向预压力的最佳数值可由实验确定。实验数据表 明，当轴向预紧力为196-490N时，振动速度较低。在支承装置中增加弹性减振器。通常，这有助于降低频率高于几百HZ的 振动和噪声。选用具有由合成塑料制作的保持器或者坚固的机械保持器的轴承，这些 轴承在高速运转时比较安静。 采用具有护罩或密封垫的轴承，以防止污物或外来物侵入轴承。 轴承外圈的固有频率应使与支承构件的固有频率失谐。 选择合适的工作游隙。从噪声角度，工作游隙比之轴承的波纹度、粗糙 度，电机的加工精度、配合公差和安装工艺等影响都是次要的，但它应有一个 相对的最佳值范围。2 .电刷换向器噪声的降低在一定的运行环境中，合理的设计能够减少电刷噪声。为使噪声最小，电 刷伸出刷盒的最佳长度(以碳刷中心线计算)范围为24mm。电刷噪声随电刷压 力的变化而变化，并且最佳的压力是39.249kPa;电刷与刷握之间的间隙为0.2mm时，噪声最小。为使大电机或小型高速电机的电刷一一换向器噪声最小，制造厂还必须进 行一系列的实验，从噪声角度来选用合适的电刷材料以及符合噪声技术要求的 电刷装置参数。对于中型和大型电机，控制电刷一一换向器噪声的一种方法是在换向器端 装用密封罩。3 .转子不平衡噪声的降低降低由于转子不平衡引起的噪声，关键在于提高校动平衡的精度，或限制 转子不平衡量于合理限度。国际标准化组织(ISO)颁布过不同电机转子的最经济 合理平衡品质等级及相应的单位转子质量(kg)允许的残余不平衡量。一般地说， 提高转子动平衡精度有可能使噪声降低35dB。技术文件规定了允许每单位转子质量的残留不平衡值或允许的总偏心值。转速越高，要求越严。但此规定仅适用于“刚性”转子，即指运行转速远低于 其第一临界转速的转子。对于实际的“挠性”转子，即指运行转速介于其第一 与第二临界转速之间的转子，其允许总偏心值还应小些。还可以指出，对于一台完全平衡的电机，如果与其它设备成套，则由于轴 系联接后，轴承支承的刚度和振动形式的变化以及其它原因，例如，被连接的 设备本身不平衡、没找好中心等，仍可能发生不许可的振动与噪声。因此，应 当对整个转动系统在实际运行状态下进行校动平衡工作。此外，还应注意平衡的稳定性，尤其运行发热后的稳定性。同时，也不可 忽视同轴上安装的其它部件如风扇、键等的动平衡。2极汽轮发电机的转子，由 于开槽嵌放绕组，两个主轴线的抗弯刚度不一致，在这种情况下即使转子校了 平衡往往还不能完全消除具有两倍转子旋转频率的机械噪声。特别是，如果轴 承支承座或某些构件的固有频率等于或接近于两倍转子旋转频率时，则该频率 下的噪声和振动可能高到不允许的程度。4 .空气动力噪声的控制风扇噪声的控制。电机中风扇由于受空间限制，不能装用某些提高其效 率的附加元件，效率较工业风机低得多，噪声则高些。原则上，降低电机通风 噪声可以从降低风量、减少风阻、提高效率(从风扇型式等着手)，以及可能时减 小风扇直径和转速等方面努力。如：(1)风扇叶片采用不均匀间距风扇叶片采用不均匀间距，可以减少当均匀时 所引起的有规律的压力扰动强度；(2)风扇叶片采用多孔材料；(3)采用特殊风扇一一转子联接器。变速电机的风扇在低速时，供给足够的冷却空气，在高速时冷却空气则会过量, 因而就加大了空气动力噪声。采用转子联接器，可以使风扇转速不变。空气动力噪声的控制。在中型和大型电机中，冷却空气通过轴向上对齐 的定、转子风道时可产生汽笛噪声；减少这种噪声的一种有效方法是在定子径向风道口附近放置吸声材料。汽笛噪声还可以由例如高速感应电动机转子导条与定子绕组端部之间的间 隙等其它原因所引起。采用封闭罩或闭路通风系统，可使主要噪声降低达20dB或更多。但要考虑由于罩壁的反射作用，罩内的声压级将高于无罩时在同一点 的数值。对空气入口和出口处噪声的控制。采用吸声材料制作的消声器来降低空 气入口和出口处动力噪声，在许多情况下都是非常有效的。我国中型新系列电 机，其单位质量的功率有较大幅度的提高，因此必须增加冷却空气的流量。强 化通风必然导致电机通风噪声的增大。为此在箱式结构的防滴式中型高压电机 上部加装了消声罩。5.阻尼安装面标准阻尼材料，其中一层类似沥青高阻尼材料，粘在表面上，采用层压板 结构，阻尼层更坚固，通常更有效。从商业上购买的钢（或铝）防护罩、面板或其 他部件，可用消声钢或购买自粘钢板。后者可以是粘贴在现有部件（内部或外部） 上，覆盖约80%的平面，使辐射噪声降低5-25分贝的区域（使用40%至（J 100% 的厚度，要处理的面板厚度），厚度3毫米以上难以达到减少噪音。弯曲过的阻尼材料剪切后的阻尼材料?.风机安装最大风扇效率与最小噪声精确地重合，任何风扇安装功能，往往会降低风 扇效率，因此可能会增加噪音。两个常见的例子是靠近风扇（尤其是进气侧）的弯管和减震器（靠近风扇进气或排气）。理想情况下，为了最大的风扇效率和最小的 噪音，确保至少有2到3的风道。消除可能干扰气流和风机本身的任何特征之 间的直管道直径，通常可以降低3-12分贝的噪音。?.管道系统代替安装消音器，通常可以在空气中降低10-20分贝，管道或开口发出的 噪音，在管道系统的最后一个弯曲处衬上吸声材料（泡沫或岩棉/玻璃纤维）。构 建一个简单的吸收性内衬直角弯曲以适合开口。理想情况下，弯曲的任何一边 都应沿一定长度排列相当于管道直径的两倍。如果流速较高（3ms）,考虑使用 布面吸收剂，管道振动通常可以通过阻尼（如上所述）来处理。?.风扇速度风扇噪音大致与风扇转速的5次方成正比，在很多情况下可以通过改变风扇转速来实现大幅度降低噪音控制系统或滑轮尺寸和重新设置阻尼器，下表提 供了 一个指南以达到预期的平衡。风扇速度减少噪音减少10%2db20%5db30%8db40%Ildb50%15db?.气动排气管设计良好的消声器不会增加系统压力，几乎总是有可能将气动排气噪声永 久降低10-30分贝，通过安装有效的消音器，安装更大的联轴器和消音器，安 装一个直通式消音器，不能堵塞，多个排气管，将它们汇集成一个直径更大的 管道，安装尾部消音器，通常可减少25分贝。气动喷嘴在大多数情况下，有可能更换现有的喷嘴（通常是简单的铜管出口），用于安 静、高效的装置。这些不仅可以降低高达10分贝的噪音水平，而且节约压缩空 气，要注意的喷嘴类型是引气装置来自各种尺寸。隔振垫在橡胶软木上安装电机、泵、变速箱和其他设备（或类似地）衬垫是减少振动 传递的非常有效的方法，包括其余部分发出的噪声，尤其是振动装置用螺栓固 定在钢支架或地板上。使用这些隔振垫一个常见错误是对于螺栓要“短路”的 垫子，导致没有隔离。必须安装附加衬垫螺栓头下方，如下所示，有许多现成 的防震支座可供选择，例如橡胶/氯丁橡胶或弹簧类型，最合适的隔离器类型取 决于设备的质量和要隔离的振动频率。垫片机器防护装置在许多机器上的现有防护通常可以被改进以提供显著的噪声，必须结合使 用的两个原则是：（一）将一组防护装置中的“间隙”开放区域减少一半，可将噪音减少3分贝。 如果减少开口（柔性密封，附加紧密嵌板等）90%时，可降低10分贝的噪音。（二）吸声材料，用吸声材料在防护装置的内部衬上很大一部分（泡沫、岩棉/ 玻璃纤维）将减少被防护装置“困住”的噪音。通过任何间隙的噪声都会减少，如果间隙过大或未能在内部排列，防护装置可能会导致操作位置的噪音增加O链条和同步皮带传动噪音大的链传动通常可以直接用有隔音效果的同步皮带代替，具有隔音的 设计，皮带与同步带传动时应注意上下带轮需在同一直线上，使用不同的齿廓, 以最小化噪音。还有一种全新V形齿形的皮带设计，适用于噪音严重的场合使 用，使用这种方法通常可以达到噪音降低6-20分贝。电动机大多数公司都有大量的电机，用于从风扇到泵到机床的任何方面，最好的 方法是使用较低分贝的电机，最好整个系统都是静音电机。
