浅谈ARMG机构振动原因分析与处理对策

浅谈 ARMG 机构振动原因分析与处理对策

王恩发

上海振华重工（集团）股份有限公司 江苏省南通市 226009

【摘要】ARMG（Automated rail mounted gantry crane）是港口主要机器之一，机构的能否安全可靠运行，直接影响到轨道吊的运行情况，进而影响整个码头的生产效率。本文中提及振动指的是非正常振动（以下简称振动）。通过对ARMG机构出现的故障分析，找出其发生故障的原因。根据实际工作状况提出了相应的预防措施。为在以后的维修保养中能够快速找出故障，提高检修效率，提供了理论支持和实践保证。

【关键词】机构振动 原因分析 解决方法 预防措施

一、振动产生的破坏性:

机构振动分为：电机振动和机械振动。

1. 电动机产生振动，会加速电动机轴承磨损减少其使用寿命，振动会影响电动机的内部装配的精度，降低电阻绝缘，易促使电流过大造成电机损坏等事故。

2.机械振动会产生噪音，损害机构的工作性能，促使结构和零部件损坏或产生变形，缩短其使用寿命，从而影响设备正常使用。每一个机械系统都有一个共振频率，当振动频率接近共振频率时，产生系统共振，极大的危害了机械结构损坏零部件，因此必须避免其发生。

二、发生振动的主要原因：

振动原因主要有三种情况：电机方面原因；机械方面原因；电气方面的原因。

1.马达方面的因素

（1）电源方面：电动机电压不平衡或缺相运行。

（2）电机本身方面：电机轴承损坏、转轴弯曲、轴向串动，转子晃动，定、转子气隙不均、磁力中心不正对，电机风扇损坏，电机基础基座刚性差。

观察马达自身轴承是否加注润滑油，一般在电机头部，有个尖嘴油嘴，可以拆开检查。以此判断电机自身转子轴承是否有润滑脂。是否由于轴承缺少润滑脂造成轴承润滑不良造成振动。

2.机械方面原因

（1）与联轴器配合方面：

联轴器损坏，联轴节不匹配，键磨损过大，联轴器松动，联轴器制作精度未达到要求，及连轴节内部垃圾没有清理干净，有异物造成偏心，随着转速上升，有偏心力引起振动超标等现象等。

（2）电机传动轴与减速箱输入轴同轴度偏心引起的振动超标问题。

（3）零件松动：底座打滑，垫圈损坏，螺栓未上紧，齿轮间隙过大。

3.电气控制的因素

每套机构的电机都有对应的变频器驱动控制，如果参数输入不准确，各转动件转速未调好，电机在运行时，就会发生振动。

三、振动的检测方式方法

1.粗检

采用物理方法对运行机构用眼看、耳听、手摸来评判震动幅度。对机构里面的声音采用机械式听诊，常规方式用一字批即可。用时一头抵住观察部位，另外一头放在耳朵上，从而根据声音的大小诊断震动的强弱。停机状态下检查各机构地角螺栓是否松动，电机风扇是否有损坏，连接部位是否牢固等检查。

当然凭感官检查振动虽说方便，但对操作人须有一定的技能水平和经验。由于每人的经验，感觉程度不同，检测的结果会有不同，所以只能作为简单的常规检查。

2.细检

工程机械经常采用振动仪检测和频谱分析仪。

（1）电动机正常运转时，用测振仪对电机传动轴端部、减速箱输入轴的垂直、水平、轴向进行测量振动数值。

（2）采用频谱分析技术对机构进行振动监测，进行故障诊断，通过数据分析判断出该机构各处振动大小。

如果由于电机底座强度问题引起振动超标，可采取同类型对不同的机器测试，已便确认是否都存在类似问题，来甄别是个性问题还是共性问题。

（3）部件更换：采用同规格的零件（泛指新零件或同类型的零件）更换掉疑似振源的部件。

（4）调速法：用电气开环控制频率调整转速，当达到一定峰值的时候测出最大震动值，根据整体运行情况，评判是否因控制频率引起问题。

四、振动的解决措施

总的原则是：a.减小振源的激振程度;b.切断振动的传导路径或在传递路径上降低振动；c.对承载振动的零件采取减振措施。

机构发生振动超标，首先要确认是电机本身原因还是机构的机械原因。

1.首要检查马达电源电压匹配问题。

在电机不缺相，电机地角螺栓紧固的情况下，停止电机运行，分开与电机相连的联轴器，此时，单转电机，用测振仪检查电机垂直、轴向、径向三方向电机的振动数据，如果测得的数值符合标准，则说明电机本身没有问题。反之，则说明电机本身问题。

2.通过电机自整定和参照电机铭牌参数。多次整定电机，得到电机实际参数，空转电机，比对每次电机振动数值，来排除是电气原因。

3.机械原因解决

首先检查电机的同轴度是否符合标准要求，造成电机运行时不稳。检查联轴器安装是否符合安装要求。检验机构底座强度是否达到要求。

（1）电机同轴度偏心引起的振动超标问题

要用百分表进行测量，表座吸附在电机输出轴上，百分表测量部分抵在减速箱的输入轴上，手转动电机轴测量电机与减速箱输入轴同轴度偏差量。

主要测试值一个是电机径向偏差，一个是电机轴向的偏差，目前根据要求电机中心线与减速箱中心线得夹角（△b）应小于2°，径向相对偏差（△r）应小于0.05mm，方可。

（2）由于公司目前大多采用宁波伟隆生产的尼龙梅花式联轴节（梅花联轴节具有一定弹性，可以减缓振动强度），单边联轴节做过动平衡，但要求安装时，首先要注意：①本套联轴节首先要确认钢印号要匹配（减速箱侧和制动盘匹配，制动盘和八爪要匹配，电机端轴套和八爪是否钢印号匹配）。②八爪于八爪之间因没有做过整体动平衡，所以振动超标时，可采取两个八爪之间进行旋转测试，每个插齿进行组合，慢慢旋转，从中找出震动最小点。③联轴节拆后看，首先要清除联轴节八爪间的油漆及异物，可选用砂皮纸进行打磨。④拆开联轴节时需确认是否有减重孔，以此证明此联轴节是否出厂时做过动平衡。

（3）机构底座强度不够：对于一些电机底座、减速箱体（钢板焊件），若原设计的抗振性差，则适当增加加强筋，可减轻或消除振动。

（4）共振解决：适当的操作避开共振区；设置好各转动件转速，避开共振区。

五、振动超标的预防

1.设计上采用防振技术（例如：转动件转动尽量避开共振区）。

2.机构部件金工加工的尺寸要保证精度要求。部件的加工精度若有超差，就会发生部件的几何尺寸对旋转同轴度不对称造成重量分布不均恒，产生过大的摇摆。

3.部件出厂要做静、动平衡试验，部件的不平衡值超过规定，会引起机械振动。

4.正确的安装。事实证明振动的超标大多是因为安装不规范而引起。为此，在部件组装时，必须注意以下事情：安装联轴器时要注意对上钢印号的位置，位置不对，会破坏联轴器的平衡，在电机旋转带动下会发生失衡，引发电机抖动。联轴节间隙过紧，运转时联轴器相互顶住，产生过大的轴向推力，促使电机发生抖动；有的机器机构采用万向节联轴节，在安装时请勿将节叉装错，否则会引起角度的变化，继而引起加速度，造成振动强烈。

综上所述，引起机械结构异常振动的原因是多方面的，需要根据其振动时的状态及振动部位和工况条件等判断。机构振动其实是个复杂、系统性的问题，解决它需要优化机械设计、提高零部件的制造精度、提高施工工人的技术水平和整体素质等都有密切的联系。因此引起机械结构异常振动的原因分析与研究，对于机械设备的安全使用以及减少故障发生率，为企业创造更大的经济效益都有重大的意义。

参考文献：

①章崇任 《工程机械振动原因分析及对策》 使用维修.2003.10 P43

②刘朝斌、吕国娟 《电机振动原因分析及预防措施》科技论坛2012.9 P74

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