Что является источником вибрации в двигателе внутреннего сгорания

Вибрация электродвигателя и методы ее устранения

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

Вибрация электродвигателя во время эксплуатации довольно распространенная проблема, которая со временем может привести к разрушению подшипников, появлению трещин на станине и подшипниковых щитах, искривлению вала и отрыву бочки ротора что, в конечном итоге, станет причиной выхода самой электрической машины из строя. Чтобы не допустить этого на моделях, используемых для привода ответственных механизмов, устанавливают датчик вибрации электродвигателя.

Кроме того, необходимо периодически проводить измерение вибрации электродвигателя. Для этого используются специальный прибор – виброаналозатор, который в отличие от вибрографа и виброметра не только фиксирует величину и амплитуду колебаний, но и позволяет выявить их источник и причину возникновения. Замеры выполняются на холостом ходу и в режиме номинальной нагрузки.

Вибрация электродвигателя: причины

Возникновение нежелательных колебаний может быть обусловлено влиянием как электромагнитных, так и механических факторов.

Причины электромагнитного характера:

• появление трещин в стержнях короткозамкнутого ротора или их полный обрыв;
• деформация пластин ротора.

Обрыв или появление трещины хотя бы в одном стержне «беличьей клетки» является причиной появления асимметрии в магнитных моментах, действующих на ротор

Из-за деформации пластин в активной стали воздушный зазор между статором и ротором будет неравномерным, что приведет к несимметричности магнитных потоков.

Причины механического характера:

• неправильная центровка двигателя и приводимого механизма;
• дефекты в соединительных муфтах;
• износ подшипников в двигателе или приводимом механизме;
• деформация вала электродвигателя;
• дисбаланс ротора;
• ослабление крепления на месте установки;
• обрыв сварочных швов в консоли или раме.

Алгоритм выявления вибрации и методы ее устранения

Допустимая вибрация электродвигателя определяется требованиями ГОСТ 16921-71 и ГОСТ 20815-75. Если нет возможности определить ее величину и причины возникновения с помощью специальной аппаратуры, используется такая простая методика.

В режиме штатной нагрузки необходимо осмотреть двигатель, и проверить надежность его крепления к сварной конструкции или анкерам фундамента и затянуть ослабленные резьбовые соединения. После этого двигатель отсоединяют от приводимого механизма и запускают в режиме холостого хода. Если вибрация электродвигателя отсутствует, то причиной ее возникновения является соединительная муфта со стороны приводимого механизма. В этом случае проверяют центровку полумуфт, состояние резиновых шайб и лепестков, а также вес пальцев одной пары (при выявлении расхождения подбираются пальцы с одинаковой массой).

Когда вибрация сохраняется и на холостом ходу, то причина ее возникновения кроется в самом двигателе. Выявить источник можно в режиме выбега электрической машины (естественной остановки после прекращения подачи питания). Если останов электродвигателя происходит без биения вала, необходимо проверить равномерность зазора между ротором и статором. Затухающая амплитуда при снятом напряжении свидетельствует о деформации вала ротора, обрыва стержней короткозамкнутого или замыкания обмоток фазного ротора.

Дисбаланс ротора устраняется на специальных станках высверливанием лишнего металла из торца вала. В случае повреждения обмоток фазных роторов их необходимо перемотать. Треснувшие и оборванные стержни «беличьей клетки « удаляются и заменяются новыми.

Причиной вибрации могут быть изношенные подшипники, сигнализирующие о наличии дефекта повышенной температурой и сильным шумом. Такой вид биения устраняется простой заменой отработавших подшипников. Измерение вибрации подшипников электродвигателя при помощи установленных датчиков позволяет выявить появление проблемы на ранней стадии.

Для ответственных механизмов на оборонных предприятиях, гидроэлектростанциях и прочее установлен график измерения вибрации электродвигателей.

ВИБРАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИЧИНЫ

Электромагнитные причины вибрации электродвигателя.
К электромагнитным причинам вибраций относятся:

короткие замыкания или неправильные соединения в обмотках статоров или фазных роторов;

обрыв в стержнях ротора или в замыкающих кольцах короткозамкнутого двигателя;

биение или деформация стали ротора;

возникновение вибраций зубцов статора и ротора электродвигателя при неудачном соотношении между числом зубцов статора и ротора.

Короткие замыкания в обмотках или их «неправильное соединение создают не симметрию магнитной системы электродвигателя, в результате чего взаимное притяжение ротора и статора становится неравномерным.При коротких замыканиях в обмотке фазного ротора двигатель может вибрировать в такт со скольжением.

В результате биения или деформации стали ротора зазор между ротором и статором при вращении машины все время меняется, магнитный поток в зазоре становится несимметричным, появляется вращающаяся сила одностороннего притяжения между ротором и статором, вызывающая изгиб вала и его колебания или колебательные движения статора при недостаточной жесткости конструкции последнего. В связи с относительно малым зазором колебания ротора могут вызвать и задевание ротора о статор.

Для устранения биения активной стали ротора его необходимо обточить или отшлифовать наждачным кругом. Следует иметь в виду, что увеличение зазора между статором и ротором ухудшает коэффициент мощности двигателя.

Установление причин вибрации электродвигателя.

Чтобы установить причину вибрации, необходимо обследовать электродвигатель и идти путем исключения отдельных причин.

В процессе обследования рекомендуется быстро отключать двигатель от сети и наблюдать за его вибрацией. Немедленное исчезновение вибрации подшипников или корпуса статора после отключения электродвигателя (скорость вращения еще не успела снизиться) при одинаковой величине тока во всех фазах (до отключения) свидетельствует о том, что причиной вибрации является слишком большой зазор между шейками вала и вкладышами, биение стали ротора или короткое замыкание в обмотке фазного ротора.

Если вибрация исчезает немедленно после отключения электродвигателя, но до отключения величина тока во всех фазах различна и двигатель сильно гудит, то причиной вибрации является короткое замыкание или неправильное соединение в обмотке статора.

Если же сразу после отключения электродвигателя вибрация продолжается и исчезает только после значительного снижения скорости вращения его, а ток во всех фазах до отключения одинаков, то вибрация является следствием механических причин, в том числе и слишком малого зазора между шейками вала и вкладышем.

По частоте вибраций во многих случаях можно определить их причину.

Если частота вибраций равна двойной частоте вращения, то причиной вибрации является неправильная центровка агрегата, неисправность соединительной муфты или овальность шеек вала.

Если же причиной вибраций является слишком большой зазор между шейкой вала и вкладышем («наползание» вала), то частота вибраций ниже частоты вращения.

При неуравновешенности вращающихся частей частота вибрации соответствует частоте вращения, а отношение амплитуд вибраций при различных скоростях вращения равно отношению квадратов скоростей.

Как предотвратить накопление в двигателе углеродистых отложений?

Вышесказанное позволяет сделать простой общий вывод: вам нужно позаботиться о двигателе вашего автомобиля. Как? Все очень просто. Вам нужно регулярно посещать технический центр. И не только когда пришло время менять масло в двигателе. Желательно заезжать в сервис чаще, проводя компьютерную диагностику. Вы должны рассматривать двигатель вашего автомобиля как целостный механизм, не разделяя его на области, обслуживая каждую по очереди. Таким образом, проверка двигателя не должна ограничиваться заменой масла и фильтра, а должна включать полную диагностику мотора, в том числе обновление программного обеспечения.

Кроме того, чем чаще вы будете подключать машину к компьютеру, тем больше вероятности, что вовремя обнаружите проблемы. Ведь механик не всегда может своевременно понять, что, например, какая-то катушка зажигания начала работать неправильно. Но подключив диагностическое оборудование, он может узнать об этом, прежде чем машина начнет показывать признаки неисправности.

Также, например, подключив машину к компьютеру, можно даже узнать, открывается ли термостат слишком рано или поздно. А как известно, неисправный термостат может привести к перегреву двигателя и т. д.

– Избыточное накопление углеродных отложений может вызвать проблемы с неравномерной работой двигателя, и такими симптомами будут пропуски зажигания, неправильный состав выхлопных газов, неправильная работа лямбда-зонда (датчика (-ов) кислорода в выхлопной системе). Это также может привести к проблемам с системой зажигания и даже к увеличению расхода топлива. Самой же большой проблемой нагара являются отложения, появляющиеся на элементах системы впрыска, – говорит Владимир Дроздовский.

Если водитель или механик замечает какие-либо из перечисленных выше симптомов или неисправностей, он должен заподозрить излишнее накопление углеродистых отложений в двигателе.

Железная дорога

Поезда из-за сжигания угля или мазута тоже являются источниками выбросов парниковых газов и токсичных веществ: углекислого газа, метана, монооксида углерода, оксида и закиси азота, диоксида серы и твердых частиц.

Грузовые и высокоскоростные поезда, городские электрички — главные источники шума и вибрации, которые негативно сказываются на здоровье человека — повышают тревожность и уровень стресса, уменьшают численность насекомых и птиц, обитающих вблизи железных дорог.

Ремонт двигателя бульдозеров отечественного производства существенно отличается от зарубежных и стоимостью, и гарантийным сроком.

Официальные сервисные центры в отличие от кулибинских мастеровых держат не только ценовую планку, но и выступают гарантом по всему спектру работ и поставке запчастей.

Например, ремонт двигателей марки Д-160, Д-180 в сервисах начинается от 100 000 рублей и сохраняет гарантию в течение 6 месяцев, а у «иностранцев» начальный порог составляет 1 200 000 рублей, но с гарантией в 12 месяцев.

Принцип действия маховика двигателя

Маховик закреплен с торцевой части коленвала, непосредственно у заднего подшипника коренного типа. Коренной подшипник не только удерживает маховик в одном положении, но и снижает его рабочие нагрузки.

Принцип действия самого маховика заключается в снижении вибрации при вращательном моменте коленчатого вала. При интенсивной работе двигателя на такте движения идет накопление энергии, которая передается коленвалу. В других рабочих тактах происходит обратный процесс – сброс энергии.

Маховик позволяет аккумулировать энергию, обеспечивая равномерное движение коленчатого вала от одного такта к другому.

Заключение

Вибрационные испытания в условиях эксплуатации являются жизненно важным компонентом программы технического обслуживания, основанной на надежности. Датчики вибрации, приборы и программное обеспечение способны предоставить ключевую информацию о состоянии машины. Слабым звеном в этой цепочке является способность аналитика интерпретировать данные, точно диагностировать проблему и отслеживать неисправность до тех пор, пока не придет время рекомендовать корректирующие действия. Фазовый анализ — это очень мощный диагностический инструмент. Каждый вибрационный аналитик должен использовать фазу для повышения точности анализа вибрации.

Автор: Тони ДеМаттео (Tony DeMatteo) — инструктор по анализу вибрации и техническому обучению в 4X Diagnostics LLC