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| 高速無刷直流電動機壽命試驗故障分析與試驗方法改進(jìn)(zxj) |
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摘要：針對高轉(zhuǎn)速無刷直流電機壽命試驗中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)軸卡死敞障進(jìn)行理論分析和試驗驗證，找出現(xiàn)行的試驗方法的不足，結(jié)合高轉(zhuǎn)速無刷商流電機的運動特生，提…r種新的試驗方法并將其』、i用于實際試驗過程中，通過試驗驗證了方法的止確和有效。
關(guān)鍵詞：高速無刷直流電動機；壽命試驗；方法分析0引 言高速無刷直流電動機的壽命試驗是電動機鑒定試驗的最后一個關(guān)鍵步驟。由丁對高轉(zhuǎn)速的認(rèn)識不足，在利用傳統(tǒng)試驗方法進(jìn)行的初次壽命試驗中，在經(jīng)過近140 h后發(fā)生異常，被測電機停轉(zhuǎn)，有明顯的焦糊味，并且驅(qū)動器外圍電路板一相布銅完全過熱燒斷，還有一相布銅也有過熱痕跡尚未完全熔斷．壽命試驗運行時間為150h．要求加載，為間歇T作制，每個工作周期通電10 min，休息l0min。壽命試驗的加載足采用兩個電機(主動電機和被動電機)對拖的方式。圖1為壽命試驗原理圖、l故障分析首先分別對驅(qū)動器和被測電動機進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)復(fù)測，物理分解表明驅(qū)動器工作基本正常。轉(zhuǎn)軸可以自由轉(zhuǎn)動，沒有卡死。但具有明顯糊味且電阻值發(fā)牛異常：三相繞組小平衡，有兩組繞組電阻超差，這些跡象顯示被測電機出現(xiàn)了過流，繞組匝間短路、如圖2所示，建立故障樹進(jìn)行分析后可以確定是南于被測電機卡死導(dǎo)致驅(qū)動電機堵轉(zhuǎn)燒毀。岡此以被測電機轉(zhuǎn)軸卡死為故障對象繼續(xù)分析，根據(jù)故障現(xiàn)象和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝，以轉(zhuǎn)軸卡死為頂事什，建立故障樹進(jìn)行分析。
1 1鎖制器繞組開路及鎖制器機械故障測量電機鎖制器繞組電阻，電阻值正常。排除鎖制器繞組開路造成故障的可能。接著對鎖制器通電仍然可以看到動鐵心的吸合動作，上L通電吸合時鎖制器動鐵心端面和靜鐵心端面緊密貼合，工作可靠。排除了鎖制器失效可能。
1．2定轉(zhuǎn)子之間機械r涉拆解故障電機的過程中發(fā)現(xiàn)，靠近尾部的軸承完全損壞，磁鋼磨損嚴(yán)霞，磁鋼粉末和碎塊散落吸附在定轉(zhuǎn)子的間隙中。如圖3、圖4所示。，磁鋼破碎及軸承造成定轉(zhuǎn)子F涉，轉(zhuǎn)軸無法轉(zhuǎn)動。管，波紋管用兩個螺釘和電機轉(zhuǎn)軸軸伸固定。所用V形塊的安裝槽為一刀加r出米，線性度為O 02mm，電機的軸伸外圓對機殼同軸度可達(dá)到0.02mm，在試驗復(fù)現(xiàn)巾發(fā)現(xiàn)波紋管存和變形，和軸仲存在較大問隙，被測電機軸伸小能順利進(jìn)入波紋管，如圖5所示，徑向變形量約為1 mm，，產(chǎn)生一定的徑向壓力。經(jīng)回顧，這種測試方法曾經(jīng)出現(xiàn)過波紋管壽命試驗電機軸承失效的故障案例，但當(dāng)時電機轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于該電機。綜上分析，轉(zhuǎn)子軸向竄動通過波紋管對軸承造成軸向受力是導(dǎo)致軸承損壞的根本原因。
2機理分析及驗證波紋管聯(lián)軸器的試驗方法采用高柔性不銹鋼，具有高扭矩剛性、良好的穩(wěn)定性的特點。但是距離驅(qū)動電機越遠(yuǎn)，撓動程度放大越大，所受到的徑向偏擺影響也****，近似懸臂梁，如圖6所示。而且由于電機外形設(shè)…嘏制，尾部軸承比軸伸端軸承尺寸小，承載荷也小，受力卻足****的。這與試驗中兩個電機的四個軸承巾被動電機的尾部軸承會****損壞的實相符。而波紋管的彎曲變形會給電機軸承卜造成一定的附加徑向壓力，進(jìn)一步增加軸承兒其是被動機尾部軸承的負(fù)荷壓力，影響軸承壽命。
為了驗證上述分析，采用兩臺同型電機進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)。為加快試驗進(jìn)程，且盡量模擬故障情況，采取了人為安裝不『司軸連續(xù)運轉(zhuǎn)的方式。偏移量約為1．2 mm,如圖 7所示，每4小時監(jiān)測，連續(xù)運行近70h發(fā)現(xiàn)，電機運轉(zhuǎn)聲音較大，但電流正常；運轉(zhuǎn)75 h后被測電機出現(xiàn)明顯異常噪聲，尾郡銷盤出現(xiàn)偏擺。拆解電機并對尾部軸承進(jìn)行失效分析，與理論分析相符。試驗說明波紋管因剛性較大，近似剛性連接，不同心條件下，被測電機尾部軸承撓動和負(fù)荷增人，從而影響壽命。
3試驗方法分析及改進(jìn)綜E所述，應(yīng)采用柔性連接，并盡量保證同軸安裝的試驗力‘法束進(jìn)行高轉(zhuǎn)速電機的壽命試驗。尚先，V形試驗支架線性度經(jīng)測量為0.02 mm。抽取同批次電機3臺，以電機外圓定位測量軸伸徑向圓跳動，為 O．01-O．012 慢慢，說明如果以電機外圓作為安裝定位面安裝在V形試驗支架上，可以保證軸伸同軸發(fā)良好、其次，對高速運轉(zhuǎn)器件的連接件進(jìn)行廣泛分析，所使用的聯(lián)軸器以插銷撥動聯(lián)軸器和圓形膜片聯(lián)軸器居多。但捕銷撥動聯(lián)軸器雖然能解決對拖試驗軸承失效的問題，但高速運動中力矩和轉(zhuǎn)速的波動會造成插銷和銷孔之間的高頻碰撞，極易造成捕銷、插孔變形或者插銷脫落。最終決定采川同形膜片聯(lián)軸器，如圖8所示，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、慣性小，具有高扭轉(zhuǎn)剛性。日有較強的補償徑向、角向和軸向偏差能力，具有零回轉(zhuǎn)間隙，順、逆時針同轉(zhuǎn)特性完全相同。由于網(wǎng)形膜片聯(lián)軸器軸向、徑向柔性大，在高精度、高轉(zhuǎn)速機械結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。 |
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