淺談高壓隔爆型立式三相異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

摘要：文章就隔爆型V1立式安裝電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，主要從電機(jī)的法蘭端蓋設(shè)計(jì)、軸承選擇、防止振動(dòng)抱軸的措施方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述。

關(guān)鍵詞：隔爆電機(jī) 立式電機(jī) 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

0 引言

國(guó)內(nèi)立式安裝電機(jī)市場(chǎng)占有率較小，尤其是V1立式安裝的隔爆型電動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱立式電機(jī)）更是稀少，就國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，立式電機(jī)是高技術(shù)高附加值產(chǎn)品，某種意義上也是電機(jī)制造廠家整體制造水平的體現(xiàn)。而電機(jī)振動(dòng)大、功率等級(jí)低等均是目前國(guó)內(nèi)電機(jī)生產(chǎn)廠家所共同面對(duì)的問(wèn)題。誰(shuí)能在目前激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勇于創(chuàng)新，在技術(shù)上率先取得突破，誰(shuí)就能提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，避免同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)，搶占市場(chǎng)先機(jī)，提升品牌價(jià)值和企業(yè)形象。

1 結(jié)構(gòu)分析

對(duì)于常見(jiàn)的B3安裝電動(dòng)機(jī)，定轉(zhuǎn)子受力是垂直于轉(zhuǎn)軸中心線的，而電機(jī)的支撐點(diǎn)又集中在機(jī)座地腳上，故電機(jī)軸承不承受來(lái)自負(fù)載的軸向推力。對(duì)于立式安裝的電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子受力是平行于軸線，而電機(jī)支撐點(diǎn)又集中在軸伸端法蘭端蓋上，故電機(jī)軸承承受來(lái)自負(fù)載的軸向推力。由于轉(zhuǎn)子重量的存在，故電機(jī)軸承還承受一定的軸向力，隨著電機(jī)容量的增大，電機(jī)轉(zhuǎn)子重量也隨之增加，電機(jī)軸承承受的軸向力也會(huì)隨之增加。這就要求立式電機(jī)軸承的設(shè)計(jì)必須考慮可以承受來(lái)自負(fù)載的軸向推力和電機(jī)本身轉(zhuǎn)子重量所帶來(lái)的軸向力，所以法蘭盤(pán)的設(shè)計(jì)和軸承選擇就成了要考慮的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。同樣規(guī)格的立式安裝電機(jī)其重心位置遠(yuǎn)高于B3安裝的電機(jī)，且一端軸承固定，故轉(zhuǎn)子極其容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)子偏擺。而又由于隔爆型電機(jī)軸貫通部分間隙很小，電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由于轉(zhuǎn)子偏擺產(chǎn)生振動(dòng)和抱軸的幾率就會(huì)顯著提高。所以對(duì)于立式電機(jī)，怎樣減輕轉(zhuǎn)子偏擺來(lái)降低抱軸、振動(dòng)的幾率，也是必須要關(guān)注的一個(gè)要點(diǎn)問(wèn)題。以下就從怎樣進(jìn)行法蘭端蓋設(shè)計(jì)、軸承選用、降低振動(dòng)和抱軸的幾率三個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述。

2 法蘭端蓋設(shè)計(jì)

常見(jiàn)的法蘭有兩種，一種為整體鑄造，一種是鋼板焊接而成，前者多用于體積較小的低壓電機(jī)，后者則多用于體積較大的中小型高壓電機(jī)。法蘭可根據(jù)國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T4772.1～3的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝需求和電機(jī)的結(jié)構(gòu)參考國(guó)標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以下是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝需求進(jìn)行高壓電機(jī)常用法蘭端蓋的設(shè)計(jì)概述：

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：法蘭端蓋由3部分組成，分別是電機(jī)端蓋法蘭、支撐筋、負(fù)載安裝法蘭。焊接結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，圖中序號(hào)1是負(fù)載安裝法蘭，序號(hào)2為支撐筋、序號(hào)3為電機(jī)端蓋法蘭。為保證受力均勻，在保證不和序號(hào)1和序號(hào)3上法蘭安裝孔以及軸承裝置進(jìn)排油裝置干涉的情況下，序號(hào)2支撐筋應(yīng)盡量圓周均布分布，且盡可能的靠近序號(hào)1上安裝孔。

2.2 尺寸設(shè)計(jì)：圖中A尺寸的設(shè)計(jì)需根據(jù)軸承大小進(jìn)行確定，保證軸承能夠正常安裝。圖中P、M、N、Z、S、T尺寸用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況一般會(huì)明確出，故法蘭設(shè)計(jì)時(shí)需要確定F、G、H、LA尺寸。F尺寸可以根據(jù)S的大小，通過(guò)安裝螺栓和擰入最小深度進(jìn)行反推得出；LA尺寸根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)、和廠內(nèi)具體情況選擇盡可能大的值；H尺寸應(yīng)大于G尺寸，保證受力可靠。

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圖1

3 軸承選擇

立式電機(jī)轉(zhuǎn)子一方面受自身重力的作用有向下的重力存在，另一方面受負(fù)載的作用有向上的推力存在，軸向負(fù)荷大，故軸承設(shè)計(jì)選用時(shí)必須考慮能夠同時(shí)承受這兩個(gè)力共同作用的情況。常見(jiàn)的，雙列向心推力軸承和四點(diǎn)角接觸軸承可以滿足此要求。雙列向心推力軸承是由單列向心推力軸承背靠背雙聯(lián)而成，內(nèi)圈和外圈各自成一體的結(jié)構(gòu)，可以承受兩個(gè)方向的軸向負(fù)荷，也可以作為固定端軸承使用。四點(diǎn)接觸軸承其內(nèi)圈一分為二，一個(gè)軸承可以承受兩個(gè)方向的軸向負(fù)載，承受負(fù)載能力較大，適用于軸向負(fù)荷大的負(fù)載。

4 降低抱軸和振動(dòng)的幾率

工廠用隔爆型電機(jī)，防爆等級(jí)為ExdIIBT4時(shí)軸貫通最大單邊間隙0.2mm，防爆等級(jí)為ExdIICT4時(shí)軸貫通最大單邊間隙0.15mm，相對(duì)于普通型電機(jī)來(lái)說(shuō)，要求非常嚴(yán)格。而立式安裝電機(jī)，不管是上端軸承固定還是下端軸承固定，轉(zhuǎn)子都會(huì)產(chǎn)生偏擺，極易引起電機(jī)振動(dòng)，繼而引起電機(jī)抱軸。轉(zhuǎn)子偏擺產(chǎn)生是因?yàn)橛袕较蛄Φ淖饔?，所以怎樣減少?gòu)较蛄统闪私档驼駝?dòng)和抱軸幾率的關(guān)鍵所在。通常情況下通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

4.1 優(yōu)化電磁方案，增大氣隙。在不影響電機(jī)性能的情況下，優(yōu)化電磁方案增大電機(jī)氣隙，減小氣隙磁密，使電機(jī)轉(zhuǎn)子徑向磁拉力減小，進(jìn)而減小影響轉(zhuǎn)子偏擺，降低電機(jī)抱軸的幾率。

4.2 控制軸貫通隔爆間隙。優(yōu)化工藝，整機(jī)合成氣隙均勻后通過(guò)實(shí)配軸貫通，不僅可以保證間隙在符合防爆標(biāo)準(zhǔn)間隙要求前提下使間隙尺寸最大化，還能有效保證間隙的均勻度，大大的減少抱軸幾率。

4.3 嚴(yán)格控制氣隙均勻度，防止偏心。嚴(yán)格控制定子內(nèi)圓及轉(zhuǎn)子外圓尺寸、圓度要求，通過(guò)氣隙塞尺專用檢查工裝嚴(yán)格控制電機(jī)氣隙均勻度，使轉(zhuǎn)子不偏心徑向受力均勻，進(jìn)而降低電機(jī)振動(dòng)的幾率。

4.4 提高轉(zhuǎn)子平衡精度。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子不平衡量，提高轉(zhuǎn)子平衡精度，減小轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)由于不平衡量產(chǎn)生的離心力所激發(fā)的振動(dòng)值，進(jìn)而降低整機(jī)振動(dòng)的幾率。

5 結(jié)束語(yǔ)

立式電機(jī)在市場(chǎng)上份額較低，目前還處于摸索設(shè)計(jì)階段，本文只是簡(jiǎn)單分析了對(duì)于立式電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾處影響電機(jī)可靠運(yùn)行的方面，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，電機(jī)主要零部件細(xì)節(jié)方面還需要進(jìn)行更深一步的分析對(duì)比，只有這樣才能設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)可靠、性能有保證的合格電機(jī)。

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[5]張鍵.機(jī)械故障診斷技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：姚金艷（1984-），女，陜西咸陽(yáng)人，助理工程師，大學(xué)本科，2007年畢業(yè)于西北農(nóng)林科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，主要從事隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。