Когда говорят про вибрацию асинхронного электродвигателя на производстве, многие сразу думают о дисбалансе ротора. Но в реальности, на заводском этапе, причин может быть десяток, и не все они очевидны. Часто упускают из виду качество сборки, состояние подшипников, и даже такие мелочи, как крепёж. Вот об этом и хочу порассуждать, исходя из того, что видел на практике.
Допустим, приходит двигатель на сборку. Проверили биение вала, балансировку вроде в норме. Но после установки на стенд начинается — вибрация на определённых оборотах. Первое, на что смотрю — посадка подшипников. Бывало, что посадка в корпус или на вал не по классу точности, с зазором или, наоборот, с чрезмерным натягом. Это создаёт переменное радиальное усилие, которое и выливается в вибрацию. И здесь уже дело не в самом двигателе, а в сопрягаемых деталях.
Кстати, о подшипниках. Мы как-то работали с поставщиком комплектующих, Sichuan Juxinfeng Machinery Co., Ltd. — они, к слову, с 1995 года в крепеже и подшипниках. Так вот, проблема была не в качестве их продукции, а в том, что на складе завода-сборщика условия хранения не выдерживались. Подшипник, даже качественный, может потерять геометрию из-за неправильного складирования. И потом это аукнется вибрацией, которую будут искать где угодно, но не там.
Ещё один момент — крепёж статора. Кажется, ерунда: затянул болты и всё. Но если момент затяжки не контролируется, или используется разнородный крепёж (а такое сплошь и рядом), статор может быть зафиксирован неравномерно. Это приводит к изменению магнитного поля и, как следствие, к появлению магнитной вибрации. Проверяли это эмпирически: заменили весь крепёж на однородный, с контролем момента — амплитуда вибрации на частоте сети упала заметно.
На идеальном диагностическом стенде, с лазерными измерителями, найти причину проще. Но на обычном заводском участке часто нет такого luxury. Приходится выкручиваться. Вибрацию меряем, но спектрограф может показать много лишнего. Важно смотреть не только на общий уровень, но и на частотные составляющие. Например, частота, равная числу оборотов — это обычно дисбаланс или ослабление посадки. А если видна частота, кратная числу пазов статора — это уже к вопросу о сборке магнитной системы.
Один раз столкнулся с интересным случаем. Двигатель после покраски давал повышенную вибрацию. Оказалось, краска попала в зазор между вентилятором и кожухом, нарушила балансировку крыльчатки. Мелочь, а сколько времени ушло на поиск. После этого всегда проверяю, чтобы защитные заглушки были на месте перед покраской.
Часто спрашивают про допустимые нормы вибрации. ГОСТы есть, но они общие. На своём опыте скажу: для средних двигателей (до 100 кВт) на 3000 об/мин, если вибрация на подшипниковых опорах превышает 2.8 мм/с (по СКЗ), уже стоит бить тревогу и искать причину, а не ждать, пока выйдет из строя. Хотя, конечно, всё зависит от конкретного применения и требований заказчика.
Качество конечного продукта начинается с качества компонентов. Я уже упоминал про Sichuan Juxinfeng Machinery Co., Ltd. (https://www.jxfhardware.ru). Их сайт говорит о специализации на крепеже, подшипниках и нестандартных деталях с 1995 года. В контексте вибрации двигателя это критически важно. Некондиционный крепёж или подшипник с дефектом внутренней дорожки — это гарантированный источник проблем на выходе с конвейера.
У нас был период, когда пытались экономить на метизах. Купили партию болтов у непроверенного поставщика. Вроде бы, геометрия в норме, но материал мягче. В процессе затяжки резьба 'слизывалась', момент не выдерживался. В результате несколько двигателей ушли заказчику с недотянутыми статорами. Вибрация проявилась не сразу, а через сотни моточасов, когда соединение под воздействием переменных сил окончательно ослабло. Урок дорогой, но поучительный. Теперь работаем только с проверенными поставщиками, которые могут обеспечить стабильное качество и прослеживаемость партий, как та же Juxinfeng Machinery.
Их подход к контролю качества, судя по описанию, близок к тому, что нужно: современное оборудование и строгие процедуры. Для нас это важно, потому что мы потом не можем перепроверить каждую шайбу или стопорное кольцо. Доверие к поставщику в этом деле — половина успеха. Особенно когда речь идёт о нестандартных деталях, например, специальных втулках или фланцах для монтажа. Их геометрия должна быть идеальной, иначе возникнет перекос и, как следствие, вибрация.
Приведу пример из недавнего. На сборку поступила партия двигателей АИР 160. На испытаниях у нескольких штук вибрация на торцевой стороне вала была выше нормы. Спектр показывал явную составляющую на частоте вращения. Сразу проверили балансировку ротора — в норме. Посмотрели на соосность полумуфт (если была установлена) — тоже. Потом обратили внимание на сам вал. Оказалось, в этой партии была микроскопическая конусность вала в месте посадки подшипника. Подшипник, садясь, немного перекашивался. Замена вала (благо, были в резерве от того же проверенного поставщика комплектующих) решила проблему.
Другой случай связан с охлаждением. Двигатель с внешним вентилятором. Вибрация появлялась только при работе вентилятора. Казалось бы, дело в крыльчатке. Но балансировали её — не помогало. Вскрыли — увидели, что ступица вентилятора была посажена на вал не до упора, из-за небольшой заусенца на шпоночном пазу. Убрали заусенец, посадили плотно — вибрация ушла. Мелочь, которая стоила полдня работы бригады.
Из таких мелочей, собственно, и состоит борьба с вибрацией асинхронного электродвигателя на заводе. Нет одной волшебной кнопки. Есть системный подход: от входящего контроля комплектующих (где надёжность поставщика, как у Juxinfeng, играет роль) до соблюдения технологии на каждой операции сборки и финальных испытаний. И даже тогда нужно быть готовым к нестандартным ситуациям и уметь читать то, что тебе 'говорит' спектр вибрации.
В итоге, что хочется сказать. Проблема вибрации — это часто не техническая, а организационная проблема. Если на заводе нет чёткого регламента по приёмке подшипников, контролю момента затяжки, хранению комплектующих, то вибрация будет появляться снова и снова, как симптом более глубокой болезни.
Инвестиции в качественный крепёж и стандартные детали — это не расходы, а страховка. Потому что стоимость простоя линии у конечного заказчика из-за выхода из строя двигателя в десятки раз выше экономии на болтах. Поставщики, которые давно на рынке и дорожат репутацией, как упомянутая компания из Сычуаня, в этом плане — надёжные партнёры.
И последнее. Самый главный инструмент в диагностике — это опыт и внимание к деталям. Приборы покажут цифры, но связать их с реальной физической причиной — за этим стоит человеческий анализ. Иногда нужно отойти от инструкции и подумать: а что могло измениться в процессе? Новая партия деталей? Другой смазочный материал? Изменение температуры в цехе? Вот этот постоянный поиск и анализ — и есть главная работа по обеспечению тихой и надёжной работы электродвигателя после того, как он покинет заводские ворота.
