赵国华 王晓阳 张昊 吴伟豪
中车永济电机有限公司 山西永济 044502
摘要 以三项异步牵引电动机的振动问题为研究对象，结合生产实践，剖析振动对电机的危害，从电磁原因、机械原因等方面分析引起异步牵引电动机的振动的原因，并有针对性的对生产实践中的振动问题提出相应的应对措施、建议，为解决电机振动问题提供一定的参考方向机思路。
关键词 牵引电机 振动 生产实践 电磁 机械 措施 参考
0 引言
异步牵引电动机发生振动时会产生很大的危害，电动机振动会加速电动机轴承磨损，使轴承的正常使用寿命大大缩短；电动机振动将使绕组绝缘性能下降，由于振动使电机端部绑线松动，造成端部绕组产生相互磨擦，绝缘电阻降低，绝缘寿命缩短，严重时造成绝缘击穿；另外，电动机振动会严重影响电动机紧固件的使用寿命，可能会导致螺栓松动掉落至电动机内部造成扫膛电机接地；电动机振动大会产生很大的噪音。
一、电动机振动的原因
引起三相异步电动机振动的原因不外乎机械和电磁两方面的原因。
机械方面主要有：
（1）实验台位地面不平；
（2）机座强度：是否有机械变形；
（3）轴承故障：轴承损坏或轴承内部有污物；
（4）转子平衡：转子动平衡是否未达到标准；
（5）加工错误：机座、转子、轴承盖、轴承套等加工是否有误；
（6）装配精度：各工件装配后相对形位尺寸超差；
（7）润滑脂：润滑脂选用不当或润滑脂本身存在问题。
电气方面
（1）三相电阻不平衡等；
（2）绕组断路；
（3）硅钢片松动。
机电混合方面
（1）气隙不匀：气隙值若偏差较大会使得单侧电磁拉力较大，而单侧磁拉力又使气隙进一步的变大，这种机电混合作用致使电机振动；
（2）磁力中心不对正：由于装配时转子本身自重或安装水平以及磁力中心没有对正，从而引起的电磁拉力，会造成电机轴向窜动，引起电机轴向振动加大。
二、异步牵引电动机振动检测
电动机振动较大时，应采用测振仪沿水平、垂直和轴向方向测量异步牵引电动机的振动值，并做相应记录。倾听电动机定子腔内部声音和轴承转动声音，检查试验台位地面是否平整，将电机吊起检查台位是否有异物掉落，如无明显异常现象，则记录三个方向的振动值。
三、振动原因判断及处理
将电机运转至额定转速、额定电压后，以急停方式切断电源，在断电瞬间，若振动减小，则说明振动可能由电气原因引起的；若振动没有发生变化，则说明振动可能由机械原因引起的。
当判断为机械原因时，首先检查试验台位是否平整、电机下方是否有杂物。如果不是试验台位本身原因，则需检查装配精度，测量整体形位尺寸是否超差。用百分表固定于台位上，检测转轴的径向跳动量，如果偏摆较大即为此原因引起的振动。
当判断为电气原因时，应从电源入手开始检查。检查三相电压是否平衡，用钳形电流表测量三相电流是否平衡，有没有存在单相运行， 另外， 还应测量三相定子绕组的电阻值，检查绕组是否对称，若电阻值不平衡，则说明有开焊、虚焊部位，也应抽出转子后进行检查定子绕组，查找开焊、虚焊部位重新焊接。
若电气检查均合格，根据三个方向水平、垂直、轴向哪个方向振动值超差来判断大体引起振动的原因。
（1）轴向振动超差多为装配问题，主要检查整体定位轴承压装到位，根据图纸使用深度尺检测压装深度符合要求，四点压装深度差≤0.01mm，检查分体轴承轴承内圈热套满足间隙到轴肩≤0.02mm，内封环到轴肩部位的间隙≤0.02mm，使用塞尺0.02mm检测通不过为合格，判定定位轴承未压装到位后使用工装重新压装，后松开轴承盖螺栓重新进行紧固。
（2）垂直方向振动超差多为机电混合方面的问题。
a、定转子气隙均匀是保证电机良好运行的必要条件，扫膛是电机气隙不均匀的极限状态，在更多的时候，电机未形成扫膛，但由于气隙不均匀导致的噪声、振动等问题也比较多。有一种典型的低频电磁声，即听起来特别沉闷，严重时像拖拉机的声音，就是由于定转子气隙不均匀导致。
气隙不均匀度主要决定于机座止口与铁芯内圆的同心度以及机座、端盖、轴承的配合间隙；气隙不均匀度综合反映了铁心和结构件的加工质量和公差配合设计合理性。
b、零部件不共轴问题
零部件加工方法不合理，工模具磨损或机床精密度不够，都可能会导致零部件的同轴度及垂直度达不到图样要求：机座两端止口与铁心内圆不同心、机座两端止口不同心、端盖轴承室与止口不同心是零部件加工过程不时出现的问题；机座止口平面与铁芯内圆的中心线不垂直；端盖止口平面与轴承室中心线不垂直；转子铁心外圆与转轴轴承档不同心等都会导致电机装配后气隙不均匀，也往往是生产加工过程中不时都会出现的问题。
c、零部件配合间隙过大或变形
如机座止口与端盖止口配合、铁心外圆与机座配合，轴承外圈与端盖轴承室配合松动都会导致转子与定子的不同轴问题，按照自重原理，转子下沉，导致不同心问题。
d、定子铁心内圆变形或不整齐，内径尺寸或圆度超出允许公差。铁心烧焊和搬运，都是容易导致铁芯变形的环节。对于内压装铁心，冲片紧靠机座内壁以外圆定位叠压，冲片误差都反映在铁心内圆整齐度上。铁心质量不佳，又不以机座止口定位精车内圆，气隙均匀度就受影响。
e、薄壁铸件结构不对称或刚度差，加工过程中夹持力过大，粗加工和精加工未分开避免切削热变形，铸件未经时效处理消除内应力，工件堆放受外力吊运受碰撞，而使机座的内圆、止口和底脚支承面变形，端盖止口外圆变形。对于该问题，一方面我们应该保证采购坯件符合要求，另一方面加工设备与模具的合理性也非常重要。
f、紧固环节的问题
电机的许多机械零部件用螺栓固定。螺栓防松主要靠螺栓伸长的拉伸力与被连接件之间的压缩力，使螺纹面之间产生抗松动的阻力矩，弹簧垫圈只是防松辅助措施。紧固件接触面不足时，自锁阻力矩不够。对于该方面的要求，规范的要求是通过固定力矩保证紧固的效果。
g、电机结构件既要有一定的强度，又要足够的刚度，保证其在运转或加工中所受的应力或变形在许可范围内。相对而言，铸铁件的材料和生产成本低，铸造工艺灵活，结构设计合理时铸件大小、形状和复杂程度都相对容易满足。但机座和端盖都是薄壁铸件，必须关注机械加工环节的变形问题。电机安装时，安装基础必须平整。
如果整体形位尺寸没有问题，接下来就要检查轴承及更换润滑脂。先将轴承润滑脂洗净擦干，检测轴承游隙以及轴承滚动体、内圈、外圈、保持架等是否有损坏，若有损坏需更换轴承，若没有异常，则需更换润滑脂，润滑脂选用不当或者润滑脂本身存在问题将无法在轴承上良好的形成油膜，轴承将呈现振动状态。
若水平方向振动超差，多为转子不平衡量超差或转子平衡完成的热套件不平衡造成的，那么就需要检测转子动平衡，首先需要检查转子带热套件的不平衡量，逐步拆解热套件来检测转子的初始不平衡量来判定是哪个配件影响转子的平衡量，判定配件后检测热套件的端面、圆周面的跳动判定热套问题还是配件本身问题来进行配件的更换。
四、结论
要完全消除振动现象，需要进一步深入研究振动机理、寻找产生振动的原因，针对振动原因来采取准确有效的措施消除振动。
参考文献：
［1］史寰威，异步电动机振动分析及处理方法[J].哈尔滨电气动力装备有限公司，2016.1.
[ 2 ]徐进国，高速三相异步电动机振动的原因分析及处理[J].电机技术，2010（5）：24-25.
[ 3 ]Y系列三相异步电动机振动分析及抑制[D].山东大学，2007.
[ 4 ]贾非，王娇阳.电机振动与处理分析[J].房地产导刊，2015.
[ 5 ]邓赟，韩小地.三相交流异步电动机振动原因分析解决[C]//全国火电200MW级机组技术协作会第二十三届年会论文集，2005.