某型直流發電機運轉聲音異常分析

譚小伍 于躍 夏兆滿

摘要：針對某型直流發電機一起質量問題進行分析，介紹了某型直流發電機的構造，總結了問題產生的原因，分析了現行的修理工藝，提出了使用維護和修理中應采取的措施和改進建議，以確保該型直流發電機在外場的使用安全。

關鍵詞：發電機；構造；軸承

Keywords：generator；structure；bearing

1 某型直流發電機構造及電路

某型飛機直流電源系統向飛機直流用電設備提供28.5V直流電，主電源為一臺某型直流發電機，與發電機控制盒及線路主接觸器配合工作，向飛機重要設備匯流條和主匯流條供電。

該型直流發電機是有補償繞組和全數換向極的四極并激直流發電機，主要由定子、電樞、換向器端端蓋、軸組件、防護帶組件、電刷組件六個部分組成。定子上朝換向器端有一個接線板，板上有4個接線柱，兩個大接線柱是供電的E、B接線柱，兩個小接線柱是A、D接線柱。接線柱E、B用于供電，A用于激磁繞組供電，D用于測量均衡電壓。濾波器是兩個金屬化塑料薄膜電容。在電樞的空心軸兩端各裝一個3E180505QT2R3或3D1805KJ8T2R3軸承，在軟軸的傳動端設有扭振減振裝置。該型直流發電機在發動機上水平安裝，電機通過法蘭盤與發動機連接后用快卸環（卡箍）固緊。

2 故障現象及原因分析

在外場對該型直流發電機進行巡檢，其中一臺直流發電機在試驗臺上檢查換向火花的性能時，發現當轉速在5000～8000r/min范圍內變化，負載電流為100%、50%和空載的條件下，發電機在7000～8000r/min高速運轉時聲音異常。分解該直流發電機，檢查軸承未發現異常，檢查發電機軟軸、轉子未發現異常磨損現象。為進一步摸清發電機聲音異常的原因，將發電機的軸承送軸承制造廠分解檢查。

軸承制造廠對軸承做了三方面檢查：一是軸承的外觀和旋轉靈活性檢查，檢查合格；二是裝脂量、精度和游隙、硬度的測量，符合要求；三是解剖軸承檢查軸承溝道、保持架、鋼珠的磨損情況，發現異常磨損。磨損情況如下：

1）在外套圈工作軌跡朝打字面一側，外套圈內徑產生了與保持架外徑接觸摩擦痕跡，放大觀察軌跡中有多條疲勞痕跡（見圖1、圖2）；

2）內套圈工作軌跡嚴重偏移基準面一側，放大觀察軌跡中有多條疲勞痕跡（見圖3、圖4）；

3）保持架外徑兩側產生了和外套內徑接觸的圓周磨損帶，寬約2.4mm，深約0.1mm；兜孔產生了較重的和鋼球的接觸磨損，個別兜孔兩個半架存在磨損不等現象（見圖5、圖6）；

4）鋼球表面有輕微擦痕（見圖7）。

從檢查結果分析，一是軸承運轉靈活，游隙合格，仍有很高的精度儲備；硬度合格，潤滑脂的剩余量仍在合格范圍內；使用了217h的軸承各項技術指標仍合乎國家標準要求。二是從工作表面鋼球運行軌跡看，軸承在運轉中承受較大的軸向載荷，致使軌跡嚴重偏移中心，軌跡中出現多條疲勞痕跡。三是異常聲音在低轉速下不能通過手感、耳聽反映出來，只有在電機高速運轉下才會有所反映。

通過上述檢查分析，認為造成軸承磨損不正常的可能原因包括：軸承保持架鉚合錯位或加工質量不好，造成偏磨；軸承填充潤滑脂不均勻，局部潤滑不充分，造成局部磨損量加大；發電機裝配不當，軸向間隙大，高速運轉時導致電樞軸向串動，產生較大的軸向載荷，造成軸承異常磨損。

在對軸承檢測結果和偏磨原因分析的基礎上，對現行大修工藝進行工藝分析，發現主要存在以下幾方面問題：

1）工廠之前采購的軸承一直執行舊的裝脂量標準，原標準裝脂量為1.6±0.4g，發電機承制廠與軸承生產廠協調更改了裝脂量標準，新標準裝脂量為1.9±0.2g，該臺發電機裝用的3E180505QT2R3軸承裝脂量仍為舊標準1.6±0.4g，裝脂量不足或過少可能發生軸承干摩擦而損壞軸承；

2）軸承安裝時裝配方向應為打字端（標志端）朝向輸出軸方向，但實際裝配人員對發電機結構特點掌握不全，不清楚哪個是軸承安裝基準面，軸承安裝基準面裝反的后果是易造成軸承工作不正常和各配合面磨損現象；

3）工藝要求檢查的手段不完善，發電機裝配時采用的間隙測量工具存在誤差，無法保證測量精度，存在憑經驗判斷的情況；

4）軸承旋轉靈活性和噪聲檢查缺乏標準，修理中是在低轉速轉動下憑手感、耳聽的方法進行檢查，只要轉動靈活、平穩、無雜音就判定合格，這種簡單方法只能檢查保持架鉚合、工作表面磕碰傷和清潔度的控制情況。而家用電器軸承檢查標準規定了分貝值，需要通過軸承測振儀檢測控制。

3 采取的措施

1）進一步保證電機的軸向測量間隙數據要求，測量軟軸凸臺與電樞空心軸凸臺之間的間隙；選用合適的調整墊圈裝配完成后，測量軸向間隙；

3）大修中軸承全部換新，軸承潤滑脂由制造廠填充，封存期2年；當封存期超過2年時，對于沒有執行新標準的軸承，應返回制造廠重新填充潤滑脂；

4）修理前后分別測量發電機軟軸和整流子的跳動量，進行對比分析，以改進裝配質量；

5）用樣件比對目視檢查軟軸的花鍵（與發動機連接處）磨損量（與未磨損部分相比較），應不超過單個鍵面寬度的三分之一，否則應更換新品；

6）大修中，發電機電刷應全部換新，如果其中一個碳刷的彈簧彈力不合格，則8個彈簧應同時換新。

4 結束語

某型飛機的直流發電機在外場使用時故障率較高，修理過程中應加強理論知識的學習和修理經驗的積累。通過本次對某型直流發電機質量問題的處理，加深了對該型直流發電機的構造原理、各零部件使用以及注意事項的了解，為今后的修理奠定了一定的經驗基礎。

參考文獻

[1]某型飛機電氣與儀表設備[Z].南昌飛機制造公司.1999.