某型直流发电机运转声音异常分析

谭小伍 于跃 夏兆满

摘要：針对某型直流发电机一起质量问题进行分析，介绍了某型直流发电机的构造，总结了问题产生的原因，分析了现行的修理工艺，提出了使用维护和修理中应采取的措施和改进建议，以确保该型直流发电机在外场的使用安全。

关键词：发电机；构造；轴承

Keywords：generator；structure；bearing

1 某型直流发电机构造及电路

某型飞机直流电源系统向飞机直流用电设备提供28.5V直流电，主电源为一台某型直流发电机，与发电机控制盒及线路主接触器配合工作，向飞机重要设备汇流条和主汇流条供电。

该型直流发电机是有补偿绕组和全数换向极的四极并激直流发电机，主要由定子、电枢、换向器端端盖、轴组件、防护带组件、电刷组件六个部分组成。定子上朝换向器端有一个接线板，板上有4个接线柱，两个大接线柱是供电的E、B接线柱，两个小接线柱是A、D接线柱。接线柱E、B用于供电，A用于激磁绕组供电，D用于测量均衡电压。滤波器是两个金属化塑料薄膜电容。在电枢的空心轴两端各装一个3E180505QT2R3或3D1805KJ8T2R3轴承，在软轴的传动端设有扭振减振装置。该型直流发电机在发动机上水平安装，电机通过法兰盘与发动机连接后用快卸环（卡箍）固紧。

2 故障现象及原因分析

在外场对该型直流发电机进行巡检，其中一台直流发电机在试验台上检查换向火花的性能时，发现当转速在5000～8000r/min范围内变化，负载电流为100%、50%和空载的条件下，发电机在7000～8000r/min高速运转时声音异常。分解该直流发电机，检查轴承未发现异常，检查发电机软轴、转子未发现异常磨损现象。为进一步摸清发电机声音异常的原因，将发电机的轴承送轴承制造厂分解检查。

轴承制造厂对轴承做了三方面检查：一是轴承的外观和旋转灵活性检查，检查合格；二是装脂量、精度和游隙、硬度的测量，符合要求；三是解剖轴承检查轴承沟道、保持架、钢珠的磨损情况，发现异常磨损。磨损情况如下：

1）在外套圈工作轨迹朝打字面一侧，外套圈内径产生了与保持架外径接触摩擦痕迹，放大观察轨迹中有多条疲劳痕迹（见图1、图2）；

2）内套圈工作轨迹严重偏移基准面一侧，放大观察轨迹中有多条疲劳痕迹（见图3、图4）；

3）保持架外径两侧产生了和外套内径接触的圆周磨损带，宽约2.4mm，深约0.1mm；兜孔产生了较重的和钢球的接触磨损，个别兜孔两个半架存在磨损不等现象（见图5、图6）；

4）钢球表面有轻微擦痕（见图7）。

从检查结果分析，一是轴承运转灵活，游隙合格，仍有很高的精度储备；硬度合格，润滑脂的剩余量仍在合格范围内；使用了217h的轴承各项技术指标仍合乎国家标准要求。二是从工作表面钢球运行轨迹看，轴承在运转中承受较大的轴向载荷，致使轨迹严重偏移中心，轨迹中出现多条疲劳痕迹。三是异常声音在低转速下不能通过手感、耳听反映出来，只有在电机高速运转下才会有所反映。

通过上述检查分析，认为造成轴承磨损不正常的可能原因包括：轴承保持架铆合错位或加工质量不好，造成偏磨；轴承填充润滑脂不均匀，局部润滑不充分，造成局部磨损量加大；发电机装配不当，轴向间隙大，高速运转时导致电枢轴向串动，产生较大的轴向载荷，造成轴承异常磨损。

在对轴承检测结果和偏磨原因分析的基础上，对现行大修工艺进行工艺分析，发现主要存在以下几方面问题：

1）工厂之前采购的轴承一直执行旧的装脂量标准，原标准装脂量为1.6±0.4g，发电机承制厂与轴承生产厂协调更改了装脂量标准，新标准装脂量为1.9±0.2g，该台发电机装用的3E180505QT2R3轴承装脂量仍为旧标准1.6±0.4g，装脂量不足或过少可能发生轴承干摩擦而损坏轴承；

2）轴承安装时装配方向应为打字端（标志端）朝向输出轴方向，但实际装配人员对发电机结构特点掌握不全，不清楚哪个是轴承安装基准面，轴承安装基准面装反的后果是易造成轴承工作不正常和各配合面磨损现象；

3）工艺要求检查的手段不完善，发电机装配时采用的间隙测量工具存在误差，无法保证测量精度，存在凭经验判断的情况；

4）轴承旋转灵活性和噪声检查缺乏标准，修理中是在低转速转动下凭手感、耳听的方法进行检查，只要转动灵活、平稳、无杂音就判定合格，这种简单方法只能检查保持架铆合、工作表面磕碰伤和清洁度的控制情况。而家用电器轴承检查标准规定了分贝值，需要通过轴承测振仪检测控制。

3 采取的措施

1）进一步保证电机的轴向测量间隙数据要求，测量软轴凸台与电枢空心轴凸台之间的间隙；选用合适的调整垫圈装配完成后，测量轴向间隙；

3）大修中轴承全部换新，轴承润滑脂由制造厂填充，封存期2年；当封存期超过2年时，对于没有执行新标准的轴承，应返回制造厂重新填充润滑脂；

4）修理前后分别测量发电机软轴和整流子的跳动量，进行对比分析，以改进装配质量；

5）用样件比对目视检查软轴的花键（与发动机连接处）磨损量（与未磨损部分相比较），应不超过单个键面宽度的三分之一，否则应更换新品；

6）大修中，发电机电刷应全部换新，如果其中一个碳刷的弹簧弹力不合格，则8个弹簧应同时换新。

4 结束语

某型飞机的直流发电机在外场使用时故障率较高，修理过程中应加强理论知识的学习和修理经验的积累。通过本次对某型直流发电机质量问题的处理，加深了对该型直流发电机的构造原理、各零部件使用以及注意事项的了解，为今后的修理奠定了一定的经验基础。

参考文献

[1]某型飞机电气与仪表设备[Z].南昌飞机制造公司.1999.