Файл: Шубов, И. Г. Шум и вибрация электрических машин.pdf

И Г ШУ Б О В

ШУМ И ВИБРАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

R ü h ' i V

«ЭНЕРГИЯ»

Ленинградское отделение

1 9 7 4

6П2.12 Ш 95

УДК 621.313-755.,34

Шубов И. Г.

Ш95 Шум и вибрация электрических машин. Л., «Энергия», 1973.

200 с. с ил.

В книге дан анализ источников шума и вибрации электрических ма­ шин. Даются общие указания по проектированию малошумной электри­ ческой машины. Некоторые этапы проектирования иллюстрируются при­ мерами расчетов.

Книга предназначена для инженеров-проектировщиков электри­ ческих машин, а также может служить учебным пособием для студентов, специализирующихся по электрическим машинам.

© Издательство «Энергия», 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вопросам снижения шума и вибрации электри­ ческих машин в последние годы уделяют большое внимание. Вызвано это во многом возросшими требованиями к условиям обслуживания электро­ оборудования.

Как известно, малошумная работа электриче­ ской машины в значительной мере должна обеспе­ чиваться на стадии ее проектирования и поэтому инженеру-конструктору необходимо знать, чем вы­ зывается шум машины и какими способами он по­ давляется. В связи с отсутствием у нас литературы, систематизирующей вопросы шума и вибрации элек­ трических машин, возникла необходимость в напи­ сании этой книги.

Книга состоит из 12 глав. В главах 1—3 даны краткие сведения из акустики, общая характери­ стика источников вибрации и шума в электрических машинах и описание способов их расчетной оценки.

В главах 4—6 рассмотрены вопросы возникно­ вения магнитного шума в машинах переменного и постоянного тока. В этих главах на конкретных примерах показано, как производится расчет маг­ нитного шума электрической машины. Особое вни­ мание здесь уделено выбору чисел пазов статора и ротора, влиянию скоса пазов и других факторов на магнитный шум.

Вглаве 7 дается характеристика машин различ­ ного исполнения с точки зрения возбуждения аэро­ динамического шума. Описаны способы снижения шума при помощи глушителей.

Вглаве 8 рассмотрены колебания валов. Здесь особое внимание уделено расчету критических ско­ ростей вращения вала, балансировке роторов, кру­ тильным колебаниям.

Вглавах 9— 12 дана характеристика шума и вибрации, возбуждаемых подшипниками качения

Глава первая

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ АКУСТИКИ

1-1. КОЛЕБАНИЯ И ЗВУК

Любая механическая колебательная система является источ­ ником звуковых волн.

Звук при достаточной силе воспринимается ухом в диапазоне частот 16— 16 000 гц. Наш слух обладает способностью одина­ ково реагировать не на абсолютный прирост частоты, а на отно­ сительное ее изменение.

Увеличение любой частоты вдвое всегда приводит к ощущению повышения тона на определенную величину, которая называется октавой. Так, например, изменение частоты от 50 до 100 гц или от 100 до 2000 гц воспринимается на слух как одинаковое изме­ нение высоты звука — на одну октаву. Диапазон доступных слуху .звуков равен примерно 10 октавам.

Между длиной звуковой волны X и частотой / существует

где с — скорость звука, равная для воздуха 340 м/сек, для стали

и воде при различных частотах.

Распространяющаяся звуковая волна характеризуется силой

Величина рс называется удельным акустическим сопротивле­

5

каждой частоте иметь достаточную силу. На рис. 1-2 (по Флет­ черу и Мансону) нижняя кривая соответствует порогу слухового восприятия на всех частотах. Для восприятия звука в 1000 гц

кон Вебера—Фехнера, по которому чувствительность уха пропор­ циональна логарифму силы звука /.

6

1-2. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИИ

Единицей уровня громкости звука является фон. Шкала уров­ ней громкости была установлена следующим образом. Уровень громкости основного тона в 1000 гц, отнесенный к пороговому звуковому давлению 2 - 10-4 динісм2 или пороговой силе звука ІО-16 вт/см2,

источник звука, уровень громкости которого больше; при условии, что громкость звуковых источников одинакова, к уровню гром­ кости любого из них прибавится 3 фон. Суммирование нескольких уровней громкости производится постепенно — этапами.

В практике измерений шума пользуются объективными еди­ ницами измерений — децибелами, не учитывающими восприим­ чивость слуха. Децибельная шкала также построена на сопоставле­ нии двух измеряемых уровней звуковых давлений или мощностей.

7

Измерения, произведенные в фонах и децибелах, совпадают только при частоте 1000 гц. На остальных частотах два источника шума с одинаковыми уровнями громкости шума в децибелах вос­ принимаются слухом неодинаково.

В практике в большинстве случаев приходится иметь дело со сложными звуками, представляющими собой смесь многих про­ стых колебаний различной интенсивности и частоты. Сложный звук может быть представлен в виде осциллограммы (рис. 1-4, а) либо спектрограммы (рис. 1-4, б). В акустике запись колебатель­ ных процессов чаще производится при помощи спектрограмм.

Рис. 1-4. Осциллограмма (а) и спектрограмма (б) сложного звука

Пример 1. Требуется определить общий уровень громкости шума в машинном отделении, в котором установлены три машины с уровнями шума 85, 85 и 82 дб.

Р е ш е н и е . Суммируя два источника 85 и 85 дб, находим по рис. 1-3 по­ правку 3 дб, т. е. общий их уровень громкости составит 88 дб. Для суммы 88 и 82 дб поправка составляет 1 дб, откуда суммарный уровень громкости шума в ма­ шинном отделении составляет 89 дб.

Определение общего уровня громкости шума сложного звука производится по спектрограмме суммированием отдельных состав­ ляющих аналогично тому, как это показано в примере.

Соотношение между колебательным давлением р, динісм2, и

скоростью колебаний вибрирующей поверхности у, см/сек, при частоте /, гц, имеет вид:

Здесь скорость колебаний у принимается как эффективное зна­ чение, т. е. максимальной амплитудой синусоидальной вибрации является величина ]/2 у.

Поскольку колебательное давление, принимаемое за нуль, со­ ставляет 2 -10-4 динісм2, то соответствующий нуль для колеба­ тельной скорости по формуле (1-6) равен 5 -ІО"6 см/сек. Анало­

8