大型異步立式循泵電機(jī)下端法蘭面端面跳動分析

朱曉軍

(1. 清華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院； 2. 上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司， 上?！?00240)

大型異步立式循泵電機(jī)下端法蘭面端面跳動分析

朱曉軍1,2

(1. 清華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院； 2. 上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司， 上海200240)

摘要：在立式電機(jī)裝配過程中，分析了大型異步立式循泵電機(jī)下端法蘭面端面跳動的測量方式及具體要求。并通過超差原因的分析提出了相應(yīng)的驗(yàn)證方式和解決措施，確保把端面跳動控制在合理的范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：立式電機(jī)；下端法蘭面；端面跳動；解決措施

0引言

在大型異步立式循泵電機(jī)的實(shí)際裝配過程中，對下端法蘭面跳動值進(jìn)行檢測時，其波動范圍較大，大則幾十絲，小至幾絲。以前由于客戶對跳動值無特殊要求，只是測量作為廠內(nèi)參考，也沒有分析具體的原因，一直是一個技術(shù)盲區(qū)。但隨著核電產(chǎn)品及一些特殊產(chǎn)品的發(fā)展，客戶對下端法蘭面跳動值提出了具體的要求，以滿足現(xiàn)場安裝需求。

1研究目的和意義

大型異步立式循泵電機(jī)，上軸承為滑動止推軸承結(jié)構(gòu)，起軸向支撐及徑向?qū)蜃饔茫螺S承為滑動或滾動軸承結(jié)構(gòu)，起徑向?qū)蜃饔?。端面跳動分析的意義如下：

對用戶而言：立式電機(jī)一般作為泵站的動力電機(jī)，需與泵機(jī)配套使用。如果下端法蘭面在合理的跳動值范圍內(nèi)，在整套機(jī)組的安裝過程中，可以有效減少因法蘭面跳動超差而造成電機(jī)軸與泵機(jī)軸連接后整個轉(zhuǎn)子的擺渡超差的影響，提高電機(jī)的運(yùn)行可靠性。

對制造商而言：測量下端法蘭面端面跳動可檢驗(yàn)電機(jī)單件質(zhì)量和安裝后整體累積誤差是否達(dá)到要求，以及檢驗(yàn)電機(jī)安裝工藝是否有效。當(dāng)端面跳動超差時，可以有目的地去尋找原因，避免漫無目的地挨個調(diào)試，從而縮短了電機(jī)的制造周期。

2測量方式及具體要求

測量方式：在完成定子、轉(zhuǎn)子、上機(jī)架的裝配及校正擺渡、調(diào)節(jié)氣隙后，測量轉(zhuǎn)子下端法蘭面跳動。將水平長桿通過抱箍固定在轉(zhuǎn)軸上，百分表固定在水平桿上，盤動轉(zhuǎn)子帶動百分表轉(zhuǎn)動，測量下端面的跳動，見圖1。

圖1　測量端面跳動示意圖

具體要求：見表1。

表1　端面止口跳動　mm

注：P.C.D —下端蓋端面節(jié)圓直徑

3原因分析

端面跳動的檢測，主要是檢查轉(zhuǎn)軸與下端法蘭面的垂直度，一般影響垂直度的因素如下：

3.1單件質(zhì)量

重點(diǎn)零部件的加工精度及加工后的形位公差是否符合要求，如機(jī)座上下平面的平行度、推力頭推力面與內(nèi)圓軸線的垂直度、轉(zhuǎn)軸軸伸檔相對軸承檔的同軸度、鎖圈上下平面的平行度等形位公差若超出要求，會直接影響轉(zhuǎn)軸與法蘭面的垂直度。

3.2累積誤差

零部件組裝后的累積是否滿足≤0.10 mm的要求。轉(zhuǎn)軸與定子間的逐級接觸順序如下：機(jī)座下端法蘭面→機(jī)座上端止口平面→軸承座上平面→承板支撐面→承板平面→墊圈→推力瓦→推力頭→鎖圈→轉(zhuǎn)軸，若中間環(huán)節(jié)有累積誤差超出的情況，也會影響端面跳動值。

3.3測量工具

測量下端法蘭面跳動時，是延長桿通過抱箍固定在軸上，百分表固定在細(xì)長的延長桿上進(jìn)行測量。細(xì)長桿的撓度變形及抱箍的松緊的穩(wěn)定性都會對跳動值造成影響。

4驗(yàn)證方式

針對端面跳動超差的電機(jī)，對推力頭、機(jī)座、轉(zhuǎn)子等主要零部件測其形位公差，對定子、上機(jī)架裝配后測量累積誤差，判斷單件質(zhì)量及累積誤差是否在合格范圍內(nèi)。

4.1定子與上機(jī)架累積誤差

1) 立車夾盤上裝等高塊，車等高塊平面，測等高塊平面跳動值。

2) 定子機(jī)座吊放到等高塊上，校定子鐵心內(nèi)圓的圓跳動≤0.05 mm。

3) 測定子機(jī)座下端止口平面的跳動值，要求在0.10 mm內(nèi)。

4) 測定子機(jī)座上端法蘭平面的跳動值，要求在0.10 mm內(nèi)。

5) 裝推力軸承座，測推力軸承座上端止口平面的跳動值，要求在0.10 mm內(nèi)。

6) 裝上機(jī)架，測承板上端平面的跳動值，要求在0.10 mm內(nèi)。

7) 拆承板。

8) 測承板支撐面的跳動值，要求在0.10 mm內(nèi)。

具體測量位置見圖2，測量結(jié)果見表2。

圖2　定子與上機(jī)架的校調(diào)示意圖

mm

定子與上機(jī)架裝配后的累積誤差最大為0.08 mm，可控制在0.10mm以內(nèi)，基本滿足裝配要求，對端跳的影響很小，故可排除定子、上機(jī)架的單件及裝配累積誤差對端面跳動的影響。

4.2推力頭

以推力頭內(nèi)圓止口為校調(diào)基準(zhǔn)，校調(diào)至0.02mm，測量推力軸承法蘭面、上端面導(dǎo)瓦面及下端面，沿圓周方向均勻8點(diǎn)，測量位置見圖3，測量結(jié)果見表3。

圖3　推力頭校調(diào)示意圖

表3　推力頭尺寸檢測結(jié)果 　mm

推力頭各檔尺寸最大偏差為0.01 mm，滿足圖紙要求，故推力頭尺寸偏差對端跳的影響很小，可排除推力頭尺寸誤差對端面跳動的影響。

4.3轉(zhuǎn)子

上機(jī)床校調(diào)轉(zhuǎn)軸各檔尺寸，圓周測8點(diǎn)，校調(diào)位置見圖4，檢測結(jié)果見表4。

圖4　轉(zhuǎn)子校調(diào)示意圖

mm

轉(zhuǎn)軸各檔尺寸中最大偏差為0.035 mm，滿足要求，故轉(zhuǎn)軸各檔尺寸誤差對端面跳動的影響很小，可排除轉(zhuǎn)軸尺寸誤差對端面跳動的影響。

710 L，1 000 L，1 120 L，1 250 L立式電機(jī)都多次按照以上3點(diǎn)校調(diào)零部件的單件誤差及裝配后的累積誤差，校調(diào)結(jié)果都基本符合要求，因此可排除單件誤差及定子、上機(jī)架裝配后的累積誤差對端面跳動的影響。影響因素從裝配過程中尋找，發(fā)現(xiàn)機(jī)座水平和擺渡是對端面跳動影響最大的兩個因素：

1) 在裝配過程中，發(fā)現(xiàn)定子機(jī)座的水平度(機(jī)座水平間接反應(yīng)承板水平)對端面跳動的影響很大，機(jī)座水平度不好，導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸軸線與下端法蘭面不垂直，造成端面跳動超差。

2) 在測量端面跳動之前，需校正電機(jī)的擺渡。

擺渡校正方式為：將百分表固定電機(jī)下端蓋上，盤動轉(zhuǎn)子，測量轉(zhuǎn)軸的跳動值。擺渡是檢查電機(jī)軸線對推力頭鏡板平面的垂直程度，見圖5。而上機(jī)架又是安裝在機(jī)座上，故擺渡也是轉(zhuǎn)軸相對機(jī)座法蘭面垂直度的間接考核方式。鏡板平面外圓比下端法蘭面外圓小很多，通過轉(zhuǎn)軸的傳遞放大，使鏡板與轉(zhuǎn)軸的垂直偏差會放大體現(xiàn)在轉(zhuǎn)軸與下端法蘭面的垂直偏差，造成電機(jī)端面跳動超差。

圖5　軸線與鏡板平面示意圖

5解決措施

1) 確保單件質(zhì)量合格，尤其是機(jī)座、鎖圈、推力頭的單件質(zhì)量，這三者直接影響軸線與鏡板的垂直度，通過轉(zhuǎn)軸傳遞放大到端面，影響端面跳動。

2) 根據(jù)定子機(jī)座大小，在裝配平板上擺放4塊等高墊塊，吊定子放置在等高墊塊上，墊塊支撐在機(jī)壁拐角處，用平行平尺及水平儀測量機(jī)座上端面的水平度，通過調(diào)整等高快與機(jī)座下端面間的墊片，保證機(jī)座上端面的水平度偏差在0.10 mm以內(nèi)，調(diào)節(jié)過程中，水平度偏差越小越好。

3) 轉(zhuǎn)子裝配后，預(yù)測氣隙，旋緊上導(dǎo)瓦，將上導(dǎo)瓦與軸之間的間隙控制在0.05 mm左右，然后校正氣隙至符合圖紙要求，再校正擺渡，通過校正推力頭位置或配磨鎖圈將擺渡值控制在L×0.03 mm/m(L指測量位置距離鏡板平面的軸向距離，單位：m)以內(nèi)，調(diào)節(jié)過程中，擺渡值越小越好。

4) 端面跳動測量時，周圍不允許有振動幅度大的設(shè)備運(yùn)行，如行車等，避免這些設(shè)備的振動會造成測量工具的抖動，影響測量結(jié)果。

6結(jié)語

通過驗(yàn)證分析找到了影響端面跳動超差的原因，電機(jī)安裝過程中，嚴(yán)格按照裝配要求進(jìn)行操作，大型立式循泵電機(jī)的下端法蘭面端面跳動基本都控制在合格范圍內(nèi)。該文只是完成了端面跳動的初步分析，具體研究還需在后續(xù)的工作中進(jìn)一步完善。