立式電動(dòng)機(jī)擺度超差問(wèn)題的解決

【摘 要】本文分析了立式電動(dòng)機(jī)的裝配調(diào)試過(guò)程，主要針對(duì)立式電動(dòng)機(jī)的擺度超差，在設(shè)計(jì)、裝配工藝、零部件性能等方面提出解決方案，并通過(guò)實(shí)踐證明了這一方案的可行性，由此總結(jié)出一套立式電動(dòng)機(jī)的裝配工藝。

【關(guān)鍵詞】立式電動(dòng)機(jī)；擺度；推力軸承

0.引言

立式電動(dòng)機(jī)的裝配重點(diǎn)在于推力軸承裝配，調(diào)試的重點(diǎn)在于擺度。所謂擺度就是轉(zhuǎn)軸中心線(xiàn)與推力頭平面不垂直度在軸伸上的反映。是用徑向跳動(dòng)計(jì)算出的，設(shè)計(jì)要求不超過(guò)0.02mm/m。

傳統(tǒng)的推力軸承是可調(diào)式的，通過(guò)安裝在鏡板（支撐在推力軸瓦上的）和推力頭（套在轉(zhuǎn)軸上的）間的墊片調(diào)整擺度。這種推力軸承的缺點(diǎn)是裝配工序多，用戶(hù)維修維護(hù)極不方便，要檢修推力軸瓦必須先拆下推力頭。新型的推力軸承是靠機(jī)械加工保證裝配精度，沒(méi)有鏡板這一零件，推力頭直接支撐在推力軸瓦上，裝配相對(duì)簡(jiǎn)單，維修維護(hù)方便，只需將轉(zhuǎn)子頂起就可拆卸推力軸瓦。它的缺點(diǎn)是擺度無(wú)法調(diào)整，完全依靠機(jī)械加工保證。

1.問(wèn)題的出現(xiàn)

由于新式的推力軸承靠機(jī)械加工保證裝配精度，無(wú)需調(diào)整，也無(wú)法調(diào)整。采用新式的推力軸承裝配了兩臺(tái)電機(jī)，型號(hào)YLKS1600-12/1730，測(cè)量出的擺度在0.1～0.2mm/m之間，均嚴(yán)重超差，是允許值的幾倍。

2.在制造手段上分析擺度超差的原因

2.1推力軸承加工精度的分析

我們首先在機(jī)械加工的精度上查找原因。推力軸承是外購(gòu)件，是專(zhuān)業(yè)制造廠生產(chǎn)的，我廠在購(gòu)買(mǎi)時(shí)也經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，形狀誤差滿(mǎn)足要求，至于位置誤差，我廠尚未有全面的檢測(cè)手段。因此，無(wú)法全面地準(zhǔn)確地判斷推力軸承的加工精度。

2.2推力頭裝配分析

2.2.1推力頭與轉(zhuǎn)軸的配合

推力頭在轉(zhuǎn)軸上的裝配位置如圖1所示。它們的配合是過(guò)渡配合?200H7+0.0460/k6+0.033+0.004。通過(guò)軸頸和推力頭內(nèi)徑的測(cè)量，我們發(fā)現(xiàn)間隙過(guò)大，兩臺(tái)電機(jī)分別為0.04和0.05。間隙過(guò)大容易造成推力頭與轉(zhuǎn)軸的中心不重合，如果它們是交叉的，那么推力頭的下平面與轉(zhuǎn)軸中心線(xiàn)不垂直，這就是擺度超差的直接原因。

推力頭是可拆卸零件，既要滿(mǎn)足拆裝要求，又要保證配合有效，我選擇了零對(duì)零的配合，也就是盡量保證零過(guò)盈、零間隙，給定一個(gè)范圍：最大間隙0.02mm，最大過(guò)盈0.01mm。軸的外徑根據(jù)推力頭內(nèi)徑配做。

2.2.2環(huán)鍵與軸的配合

整個(gè)轉(zhuǎn)子的重量通過(guò)環(huán)鍵加載在推力頭上，環(huán)鍵也是一個(gè)重要的零件，它的軸向尺寸的配合是應(yīng)該控制的，包括轉(zhuǎn)軸環(huán)鍵槽與環(huán)鍵的配合和環(huán)鍵的形位公差。而在此前是沒(méi)有給予重視的。將環(huán)鍵與環(huán)鍵槽的間隙控制在0～0.05mm之間，并且環(huán)鍵的兩平面在磨床上加工，保證環(huán)鍵上下兩平面的平面度和平行度。

2.2.3增加一道校調(diào)工序

前面已經(jīng)提到擺度就是轉(zhuǎn)軸中心線(xiàn)與推力頭平面不垂直度在軸伸上的反映，也就是說(shuō)要保證擺度，必須保證轉(zhuǎn)軸中心線(xiàn)與推力頭平面垂直。如何檢定它們的垂直度？只有裝配上推力頭才能檢測(cè)出。所以我們?cè)黾右坏佬Ｕ{(diào)工序，在轉(zhuǎn)子成品后，把推力頭裝配在轉(zhuǎn)軸上，然后把裝配了推力頭的轉(zhuǎn)子裝夾在高精度的車(chē)磨床上，用百分表打推力頭平面。通過(guò)測(cè)量這兩臺(tái)擺度超差電機(jī)的推力頭端跳在0.1～0.2mm之間。于是在車(chē)磨床上車(chē)削推力頭平面，保證垂直度。檢測(cè)垂直度的同時(shí)也檢測(cè)一下推力頭外徑與轉(zhuǎn)軸的同軸度（此外徑與上導(dǎo)軸承配合），如有偏差一同修磨。

2.3結(jié)合圖2 立式電機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行電機(jī)裝配環(huán)節(jié)分析

傳統(tǒng)的裝配過(guò)程是：定、轉(zhuǎn)子合裝→裝配推力軸承→調(diào)整氣隙→打擺度→裝配下導(dǎo)軸承。下導(dǎo)軸承是圓柱滾子軸承，也不用調(diào)節(jié)，只是將帶有滾動(dòng)體的軸承外圈推入軸承套和軸承內(nèi)圈之間。（電機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2）按照這種裝配方法，如果氣隙找正后，軸承內(nèi)圈與軸承套間的距離a，在圓周方向各不相同，也就是轉(zhuǎn)子軸心線(xiàn)與軸承套中心線(xiàn)不重合，這樣會(huì)使下導(dǎo)軸承的滾動(dòng)體受力不均，甚至受擠壓，造成下導(dǎo)軸承損傷和電機(jī)振動(dòng)。

基于以上分析，我改變了裝配的方法，以距離a為基準(zhǔn)，使圓周方向360°范圍內(nèi)的a值均相等，以此找正轉(zhuǎn)子位置。然后再測(cè)量氣隙是否合格，因?yàn)闅庀队幸欢ǖ墓?。平均氣隙不超過(guò)名義氣隙的±10%；極限氣隙不超過(guò)平均氣隙的±15%。這兩臺(tái)電機(jī)的氣隙值為2mm，以a為基準(zhǔn)的調(diào)整量比2mm氣隙的公差要小，不會(huì)影響到氣隙值。

采用這種裝配方法，帶滾動(dòng)體的軸承外圈很容易地推入軸承內(nèi)圈與軸承套間，有一臺(tái)撤下推力后，軸承外圈在重力的作用下滑了下來(lái)，這說(shuō)明轉(zhuǎn)子軸心線(xiàn)與下導(dǎo)軸承中心線(xiàn)完全重合，在裝配精度上保證了電機(jī)性能。

3.在結(jié)構(gòu)方面分析擺度超差的原因

采取以上的措施，電機(jī)重新裝配，擺度下降了1/2，但仍超差嚴(yán)重。我們重新審視先前的工作，認(rèn)為并無(wú)差錯(cuò)，而且是有效的，找到了擺度超差的一部分原因，一定仍然存在導(dǎo)致擺度超差的另外原因。我把目光聚在關(guān)鍵零件推力頭上，推力頭的結(jié)構(gòu)如圖3所示。推力頭由上、下兩個(gè)零件組合而成，中間是絕緣層，由螺釘和銷(xiāo)釘緊固定位。F級(jí)無(wú)緯玻璃絲帶先纏繞在上部零件上，固化后精車(chē)，下部與上部采取過(guò)盈配合。這樣裝配后的推力頭上部與下部絕緣，阻止了軸電流的產(chǎn)生。我們對(duì)這種結(jié)構(gòu)的推力頭的剛度提出疑問(wèn)，在推力頭的運(yùn)輸、裝配、拆卸和工作過(guò)程中會(huì)不會(huì)因其剛度不足產(chǎn)生變形，導(dǎo)致擺度超差。我提出建議，推力頭改為整體鍛件，絕緣改在其他部位。這樣雖然增加一些工作量，但是可保證推力頭的剛度。

推力軸承生產(chǎn)廠家采取了此項(xiàng)建議，將絕緣改在底架與軸承座之間。新的推力頭裝配后，在車(chē)磨床上用百分表校驗(yàn)，一臺(tái)電機(jī)跳動(dòng)為0.02mm，另一臺(tái)為零。前者的跳動(dòng)在0.1～0.2mm之間，如果這兩種推力頭的加工精度一樣，那么則說(shuō)明改進(jìn)后的推力頭變形微小，剛度有了徹底的改善。

4.結(jié)語(yǔ)

這兩臺(tái)問(wèn)題電機(jī)經(jīng)過(guò)以上兩大方面的改進(jìn)擺度合格，控制在0.02mm/m以?xún)?nèi)，并且經(jīng)試驗(yàn)性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。軸承溫度為45℃，標(biāo)準(zhǔn)為：不超過(guò)80℃；振動(dòng)值為：垂直0.01mm/s、軸向1.4mm/s、水平1.2 mm/s，標(biāo)準(zhǔn)為：2.8mm/s。按照這種方法又裝配兩臺(tái)YLKS2000-14/1730立式電機(jī)，均一次交試合格。將其中的一臺(tái)作為樣機(jī)，與主機(jī)水泵進(jìn)行了對(duì)組試驗(yàn)，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孟大偉主編.電機(jī)制造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.3.

[2]曹甜東主編.磨削工藝技術(shù).沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2009.4.

[3]趙家禮主編.電動(dòng)機(jī)修理手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.4.