1、前言

隨著新能源汽車的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)于電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高[1-3]，電機(jī)測(cè)功機(jī)作為電驅(qū)系統(tǒng)測(cè)試的重要設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)于測(cè)試驗(yàn)證工作至關(guān)重要。目前，市售的電機(jī)測(cè)功機(jī)都需要為被測(cè)電機(jī)額外配備工裝——電機(jī)軸，由第三方加工的電機(jī)軸的穩(wěn)定性往往還達(dá)不到用戶的預(yù)期。在更換新的電機(jī)軸后，往往會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)大的現(xiàn)象。

為了弄清電機(jī)軸振動(dòng)大的原因并找出解決措施，本文從電機(jī)測(cè)功機(jī)的測(cè)試環(huán)境和測(cè)試過程等實(shí)處著手進(jìn)行了細(xì)致地分析研究，期望能夠以此針對(duì)性地提出一些對(duì)策，降低由電機(jī)軸振動(dòng)大引起的電機(jī)測(cè)功機(jī)試驗(yàn)故障率。

2、現(xiàn)狀調(diào)查并確定目標(biāo)

針對(duì)電機(jī)測(cè)功機(jī)設(shè)備故障的狀況，進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)查，并進(jìn)行匯總分析，具體數(shù)據(jù)如圖1所示。

由圖1可知，軸振動(dòng)大在所有故障中所占比例最大。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)正常測(cè)功機(jī)軸振動(dòng)傳感器數(shù)值穩(wěn)定保持在0.1-0.3mm/s之間，當(dāng)測(cè)功機(jī)試驗(yàn)振動(dòng)值超過0.3并繼續(xù)增長(zhǎng)達(dá)到一定的振動(dòng)值時(shí)就會(huì)報(bào)軸振動(dòng)大故障。軸振動(dòng)大故障不僅會(huì)影響真實(shí)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，還會(huì)耽誤試驗(yàn)的進(jìn)度，對(duì)設(shè)備造成損耗。

深度觀察發(fā)現(xiàn)電機(jī)測(cè)功機(jī)軸振動(dòng)大故障發(fā)生的原因比較集中，主要包括以下5點(diǎn)：1）電機(jī)軸花鍵齒形磨損嚴(yán)重;2）電機(jī)軸花鍵齒形加工不良;3）電機(jī)軸未做動(dòng)平衡;4）軸承長(zhǎng)時(shí)間未加潤(rùn)滑脂;5）測(cè)功機(jī)連接內(nèi)花鍵質(zhì)量不良。

3、電機(jī)軸振動(dòng)大的原因分析及確認(rèn)

3.1電機(jī)軸花鍵齒形磨損嚴(yán)重

電機(jī)與電機(jī)軸的主要連接部位為電機(jī)軸花鍵，其中電機(jī)一側(cè)為內(nèi)花鍵，且由于電機(jī)為被測(cè)件，其內(nèi)花鍵質(zhì)量可受到嚴(yán)格把控;電機(jī)測(cè)功機(jī)一側(cè)也是內(nèi)花鍵，同樣，為滿足長(zhǎng)期大量的測(cè)試需求，其質(zhì)量在出廠時(shí)同樣受到嚴(yán)格把控。而作為連接電機(jī)（被測(cè)件）與電機(jī)測(cè)功機(jī)（測(cè)試設(shè)備）的工裝——電機(jī)軸，兩頭則為外花鍵，其尺寸、材質(zhì)及精度，往往需要根據(jù)不同電機(jī)（被測(cè)件）進(jìn)行選擇及加工。不同供應(yīng)商加工的電機(jī)軸，其質(zhì)量會(huì)有較大差異。

在高轉(zhuǎn)速或大扭矩的測(cè)試過程中，由于選材或者加工不當(dāng)，電機(jī)軸花鍵極容易磨損。電機(jī)軸花鍵齒形磨損（圖2）導(dǎo)致電機(jī)軸與電機(jī)以及測(cè)功機(jī)內(nèi)花鍵嚙合不良，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生激振力，從而導(dǎo)致振動(dòng)偏大;更嚴(yán)重的情況下會(huì)造成花鍵軸斷裂，損壞被測(cè)電機(jī)或者測(cè)試設(shè)備，防護(hù)不到位的情況下，甚至危及操作人員的人身安全。

3.2電機(jī)軸花鍵齒形加工不良

作為連接電機(jī)（被測(cè)件）與電機(jī)測(cè)功機(jī)（測(cè)試設(shè)備）的工裝，電機(jī)軸的質(zhì)量極為關(guān)鍵，由其是與電機(jī)和測(cè)功機(jī)連接的部位——花鍵，其質(zhì)量要求更高。但目前國(guó)內(nèi)加工此工裝的供應(yīng)商水平參差不齊，部分供應(yīng)商加工出來的工裝尺寸、精度達(dá)不到要求，或者選用的原材料不符合要求，或者沒有經(jīng)過熱處理的工藝。有些供應(yīng)商根本沒有熱處理的意識(shí)，有些供應(yīng)商甚至沒有熱處理的能力。

種種原因?qū)е码姍C(jī)軸加工不良（圖3右），同時(shí)在運(yùn)輸過程中由于防護(hù)不當(dāng)，有可能產(chǎn)生摩擦、碰撞，導(dǎo)致花鍵上有凹坑、劃痕或者花鍵齒形不良等情況。這些都會(huì)引起其與電機(jī)或測(cè)功機(jī)內(nèi)花鍵配合不良，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生激振力，導(dǎo)致振動(dòng)偏大;同樣有可能造成花鍵軸斷裂，損壞被測(cè)電機(jī)或者測(cè)試設(shè)備，甚至危及操作人員的人身安全。

3.3電機(jī)軸未做動(dòng)平衡

電機(jī)軸在這里是典型的回轉(zhuǎn)體，在理想的情況下回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)與不旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)軸承產(chǎn)生的壓力是一樣的，這樣的回轉(zhuǎn)體是平衡的回轉(zhuǎn)體。由于不同供應(yīng)商加工出來的花鍵軸，有可能存在材質(zhì)不均勻、毛坯缺陷、加工誤差等情況，使得花鍵軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上每個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消，離心慣性力作用到被測(cè)電機(jī)及測(cè)試設(shè)備上，引起振動(dòng)，產(chǎn)生了噪音，加速花鍵軸的磨損，縮短了機(jī)械壽命，嚴(yán)重時(shí)可能造成破壞性事故。因此，必須對(duì)電機(jī)軸進(jìn)行平衡，使其達(dá)到允許的平衡精度等級(jí)，或使因此產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)幅度控制在允許的范圍內(nèi)。

在電機(jī)軸表面增加鉆孔做去重動(dòng)平衡，可以減輕電機(jī)軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)（圖4左）。如果沒有做動(dòng)平衡，電機(jī)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候由于存在質(zhì)量偏心產(chǎn)生激振力，在做試驗(yàn)過程中高速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)大，致使電機(jī)測(cè)功機(jī)臺(tái)架振動(dòng)傳感器報(bào)故障（圖4右），甚至造成更嚴(yán)重后果。

4、電機(jī)軸振動(dòng)大的解決措施對(duì)策

經(jīng)過上述觀察和原因分析，針對(duì)性地提出了如下表1的對(duì)應(yīng)措施。措施實(shí)施之后再次進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障比例明顯下降，由原來的82%降到33.33%，證明措施有效。

5、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)電機(jī)測(cè)功機(jī)電機(jī)軸振動(dòng)大的問題，開展了細(xì)致地調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)活動(dòng)，成功找出了電機(jī)測(cè)功機(jī)電機(jī)軸振動(dòng)大故障的主要原因，并制定了有效地措施，降低了電機(jī)測(cè)功機(jī)的設(shè)備故障率。