直流电动机故障诊断及保养

诊 断分析 ： 主轴 速度 通 过 ５ ｎ 的 电位 器进 行 调 ０ｋ 节 。速 度调不 上去 的可 能 原 因有 ： 速度 调 节 电位 器 故
是 电动机 电刷 长度 不够 ， 向器片 问短路 ， 换 引起 主轴速
度 调不上 去 。
正 常情况 下 ， 电动机 运行 时 ， 电刷 与换 向器 之间有
剧， 如不及 时处 理 ， 会很 快将 换 向器与 电刷烧 毁甚 至烧 毁 电动机 。据操 作者 反应 ， 电动机 多年 没进行保 养 ， 该
因此 换 向器 表 面粗糙 的条状 纹路 是 电刷 与换 向器 长期
过程 中造 成主轴 电 动机 电枢 电 流 的不 均衡 ， 电流 瞬 使 间过 大 ， 断保 险 。将 电刷 更 换 后 ， 轴声 音 正 常 ， 烧 主 且 保险也 不再 频繁烧 断 。
Ｔｒ ｕ ｌ ｉｇ ｏ ｉ ａ ｄ ｍａｎｅ ａ ｃ ｆＤＣ ｏ ｏ ｏ ｂｅ ｄａ ｎ ｓｓ ｎ ｉｔ ｎ ｎ ｅ ｏ ｒｔｒ
Ｌ Ａ ，Ｓ ｉ ＯＮＧ ｕ ｑａ ｇ Ｉ ＮＧ Ｙｉ ＵＮ ｊ ，Ｄ Ｃｈ ｎ ｉｎ
（ｎｔｕｅｏ ｃｉｅｙＭａ ｕａｔｒ ｇＴ ｃ ｎｌｇ Ｃ ｉａＡ ａｅ ｙｏ Ｉｓｔｔ ｆ ｉ Ｍａｈｎｒ ｎ ｆ ｕｉ ｅｈ ｏ ｙ， ｈｎ ｃｄ ｍ ｆ ｃ ｎ ｏ Ｅ ｇｎｅｉｇＰ ｙｉ ，Ｍｉ ｙｎ ２ ０ Ｃ Ｎ） ｎ ｉｅｒ ｈ ｓ ｓ ｎ ｃ ａ ａ ｇ６ ０ ， Ｈ ｎ １ ９
ｐ ｒｏ ｉ ａｌ ｅ ｉｄ ｃ ｌｙ，ａ ｄ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ｅ ｓ ｎ ｂｅ ｍａｎ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ． ｎ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｉｔ ｎ ｎ ｅ ｍｅｈ ｄ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：ＤＣ Ｒｏｏ ｔｒ；Ｃｏ ｍｕ ａｏ ；Ｂｒ ｓ ｍ ｔｔ ｒ ｕｈ
直 流 电动机具 有优 良的启 动 和调 速 性 能 ， 启 动 且 转矩 大 ， 实现频 繁 的快 速 启 动 、 转 和 制 动 ， 在较 能 反 能 宽范 围 内进行 平 滑 的无 级 调 速 。因此 ， 凡要 求 在 宽 广 范 围无 级调 速 ， 者要 求 较 大 的启 动 转矩 的机 械 都采 或 用直 流 电动机作 为动力 。小容 量 的直流 电动机 广泛地 用 于 自动控 制系 统 中。直 流 电动 机维 护 工 作 量大 ， 故 障率高 。电动机 的很 多故 障都 由电刷和换 向器 这两 个 部件 引起 。下 面结合工 作实 际分析 这两个 部件 的故 障
１ 换 向器
换 向器是直 流 电动 机 中 的关 使其表 面光 滑 ， 清洁 的压 缩 空气 吹 换 向器 ， 用 用 并
绸 布蘸酒 精 擦 拭 ， 量 换 向 器 片 间 电 阻均 为 １３ Ｑ。 测 ． 安 装 电动机并 更换 电动 机 电刷 后 ， 度调 节正 常 ， 速 电枢 电压能在 ０～１ ０Ｖ 实 现平 滑 调 速 。因此 故 障原 因就 １
：
Ｒ Ｉａ ｉｎｃ 咖ｎ ｎ ａｅ ｇ ｄ ｆ ｎ改装与维修 ｅ
热条件 变差 ， 向片短 路 ； 向器 和 电刷 磨 损 严重 ， 换 换 未 能及时 更换 电刷造 成 电刷 压 力 不 足 ， 使 电刷 与 换 向 致 器 运行 时产生 黄红 色或 红 绿 色 的不 正 常 火 花 ， 得 电 使 刷 接触表 面 凹凸不平 ， 向器表 面发 黑 ， 换 出现灼 痕 。不 使 调速 系统 的速度 给定输 入 与速度反 馈之 间 的差值 突 然 增大 ， 经调速 装置 后 ， 主轴 电动机 突然加 速 ； 使 随后 ， 测速 反馈 又变 为高 电压 ， 时 反 馈 电压 高 于 给定 电压 此
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｔ ｉ ｒｉ ｌ ｏ ｎ ｅ ｕ ａ ｔ ｒ ｄ ｃｎｇｔｏ ｂ ｅ ａ ｉｙ：ｃ ｍｍｕ ａ ｏ ｎ ｒ ｓ ｈ ｓ ａ ｔ ｅｐ ｉ ｔｄ ｏ ｔｐ ｒｓｐ ｏ ｕ ｉ ｒ ｕ ｌｓｅ ｓｌ ｃ ｏ ｔ ｔｒａ ｄ ｂ ｕ ｈ。Ｉ ｎａｙ ｅ ｗｏ ｅ ａ ｌｓ ｔａ ｌ ｚ ｄ ｔ ｘ ｍｐｅ
淡 蓝色 的火 花产生 ， 弱而细 密 ， 微 电刷 的接 触表 面平滑
光 亮 ， 向 器 的 表 面形 成 一 层 红 褐 色 的 氧 化 层 薄 膜 。 换
障， 主轴驱动器故 障， 测速反馈故障 ， 电动机故障等。
静态检 查该 电位器 ， 电位 器 阻值 变 化 正 常 。主 轴旋 转
时， 电枢 电压 在 ０～ ８Ｖ变 化 ， ３ 电枢 电压 达不 到 １０Ｖ。 １
但 拆卸 电动 机 看 到 ， 电刷 较 短 ， 电刷 和 换 向器 表 面粗 糙 ， 向器表 面发黑 ， 灼痕 。这是 由于 没有定期 清扫 换 有 换 向器表 面 和刷握 内的碳 粉 ， 结 的碳 粉使 电动机 散 集
值 ， 调速 装置 使主 轴 电动机 减速 ， 样就造 成 了主轴 经 这 电 动机 的加速 、 减速 …循环 往 复 ， 使变 速 系统 的 主轴齿
轮与被 动 齿轮发 生碰 撞 ， 出不 正 常 的声 音 且在 加 工 发
光 滑的换 向器 表面 与粗 糙 的的 电刷 接 触 ， 使 火 花加 又
（ ｃ）买 际 转 速 ｛ ｉ号波 形
图 １ 各种波形示 意图
上述 两例 故 障 都 反 应 了直 流 电 动 机 保 养 的 重 要 性， 只有合 理地 对其进 行维 护保养 ， 能确保 电动机 的 才 正常工 作性 能 。直流 电动机 的维 护保养 主要 集 中在 电
刷 、 向器 、 换 轴承 等元件 。检查步 骤通 常如下 ： （） １ 必须 在机 床处 于断 电 的状 态下 且 电动机 已经 完 全冷 却 的情况 下进行 检查 。 （） ２ 取下橡 胶刷 帽 ， 下刷 盖取 出 电刷 。 拧 （） ３ 测量 电刷 长度 ， Ｆ Ｎ Ｃ直 流伺 服 主轴 电动 如 Ａ Ｕ 机 的 电刷 由 １ ｍ磨 损 到 小 于 ５ ｍ 时 ， 须 更 换 同 ０ｍ ｍ 必
电刷粗 糙 且较短 ， 测 速 电动 机 电刷 光滑 。拆 卸 电 动 而 机后 ， 电枢换 向器 有 条 状 环 纹 ， 粗糙 ， 且表 面 发 黑 。测 量 电动机换 向器 片 问 电阻 为 １３ ｎ， 有 ６片换 向器 ． 但 片 间 电阻为 ０ ２Ｑ， ． 即短 路状 态 ； 速 机换 向器 片 间 电 测 阻 均为 ３ ６ ， 常 。用 砂 纸 对 凹 凸不平 的换 向器 研 ． 正
与变速 系统脱 开 。启 动 主轴 ， 量 测 速反 馈 电压 信 号 测
为一脉 动波形 ， 而给 定信 号为 一平稳 的高 电平 ； 目测 且
主轴 电动机无 明显 的 停 车现 象 ， 图 １所示 。根 据这 如 两 个波形 判断 故障 可能在 测速 电动机 部分 。检 查测 速
电动机 ， 现其 电刷 中有一 个 弹簧失 效 ， 发 电刷与换 向器 断 开 。由此引起 电刷 减少 ， 使测 速机 的发 电性 能变差 ，
机的心 脏 ， 的状态好 坏 直接影 响 电动 机 的使 用 寿命 。 它 换 向器 状态不好 可 能 引起 电动机 换 向不 良， 重 时 会 严
产生环 火 ， 放炮 ， 成 电动 机大修 。下 面分 析一数控 磨 造
床 的主轴 电动 机换 向器故 障 。 例 １ 故 障现 象 ： 数 控磨 床 的 主轴 电动 机 为 带 一 测速反 馈 的永 磁直 流 电动 机 ， 主轴速度 高速 调不上 去 。
改装与维修 Ｒ ｇｄａ ｃ 删ｎｎ ｉ ｅ ｎ ａＭ ｎ
直 流 电 动机 故 障诊 断及 保 养
梁 毅 孙 继 董春 强
（ 中国工程 物理研 究院机 械制造 工 艺研 究所 ， 四川 绵 阳 ６ １０ ） ２９０
摘 要 ： 出 了直 流 电动 机容 易 出现 故 障的零部 件 ： 向器 、 指 换 电刷 。分析 了与换 向器 和 电刷 有关 的两例 故障 ， 强 调 了对 这两个 零部 件实行 定期保 养 的重要 性 ， 并提 出合 理 的保养 方法 。 关键词 ： 直流 电动 机 中图分类 号 ： Ｐ ３ Ｔ ２ 换 向器 电刷 文 献标识 码 ： Ｂ
原 因及在 运行保 养 中应 采取 的措施 。
检 查主轴 驱 动器 ， 没发现 异 常 ， 且脱 开 电动机模 拟驱动
器输 出电压 能 达 到 １０Ｖ。根 据 直 流伺 服调 速 原 理 ， １ 断开测 速 反 馈 ， 电动 机 应 该 高 速 旋 转 ， 所 谓 的 “ 即 飞 车 ”但 电动 机 速 度 仍 然 上 不 去 ， ， 因此 排 除 电位 器 、 驱 动器 、 测速反 馈故 障 ， 障点 定位 在 电动机本 身 。手摸 故 电动机 发烫 ， 且转 动 起 来 有轻 微 的振 动 。检查 电动机
型 号的新 电刷 。 （ ） 细检查 换 向器 和 电刷 的弧 形 接触 面是 否有 ４仔
本 身有 问题 （ ： 传 动 齿 轮 配 合不 好 ） 造 成 声 音 异 如 各 ，
常， 且增加 了主轴 电动 机 的负 载 ； 服 系 统有 故 障 ， 伺 造 成 电动机 间歇性工 作 ， 电动机 带 动变速 系统 产生加 速 、 减速 、 加速 … 的工 作过 程 ， 变速 系统 的主轴 齿轮 与被 使 动齿轮 发生 碰撞 ， 生不 正常 的声 音 。同时 ， 成 电动 产 造 机在加 工工 件时 负载不 均衡 。 基 于 以上 两种 可能性 ， 分清原 因 ， 主轴 电动 机 为 将
（ ）测速反馈输出信号波形 ｂ （ ）给定 电压信号波形 ａ
的热量 不易 散 发 ； 力 过小 时 ， 压 电刷 与 换 向 器 接 触 不
良， 易产 生火 花 ， 重 时烧蚀换 向器 。下 面分 析一 例 电 严 刷 引起 的直 流 电动机 故 障 。 例 ２ 故障 现 象 ： 直 流 伺 服 的数 控 车 床 主 轴 在 一 旋 转时 ， 变 速系统 声音 异常 ， 主轴 调 速装置 的快 速 其 且 保 险在加工 工件 时经 常烧 断 。 诊 断分 析 ： 根据 现 象 观察 ， 能 有 两个 原 因 ： 可 系统