電機(jī)機(jī)座振動(dòng)時(shí)效與退火時(shí)效工藝對(duì)電機(jī)整體振動(dòng)的影響

趙澤湘 譚薪興

摘 要：近年來，振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力的方法被廣泛應(yīng)用，為研究振動(dòng)時(shí)效與退火時(shí)效工藝應(yīng)用在電機(jī)焊接機(jī)座上對(duì)機(jī)座加工精度整機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)的影響，在盡量保持實(shí)驗(yàn)條件一致的情況下，分別做了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。首先對(duì)振動(dòng)時(shí)效與退火時(shí)效工藝在加工精度上的穩(wěn)定性做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)裝配完成的整機(jī)電機(jī)兩端軸承進(jìn)行振速和振幅實(shí)驗(yàn)，兩者實(shí)驗(yàn)結(jié)果參數(shù)優(yōu)于合格數(shù)據(jù)一個(gè)數(shù)量級(jí)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，退火時(shí)效工藝略優(yōu)于振動(dòng)時(shí)效工藝，但優(yōu)勢(shì)不是很明顯。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)時(shí)效;退火時(shí)效;電機(jī)整體振動(dòng)

0??? 引言

在電機(jī)正常工作時(shí)，對(duì)于各個(gè)零部件的精密程度要求很高，假如某一個(gè)零件精度出現(xiàn)較大的誤差，將會(huì)給儀器造成不可想象的后果，因此需要對(duì)電機(jī)機(jī)座進(jìn)行精密加工，保證精度，對(duì)機(jī)座進(jìn)行時(shí)效處理可以消除機(jī)座內(nèi)的應(yīng)力[1]。

消除焊接件應(yīng)力的方法，目前主要有自然時(shí)效、熱處理時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效3種[2]。

（1）自然時(shí)效是將工件放置在自然狀態(tài)下半年以上以達(dá)到自然消除焊接應(yīng)力的方法。該方法周期比較長(zhǎng)，不適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的節(jié)奏，故應(yīng)用越來越少。

（2）熱處理時(shí)效是將工件加熱至170～200 ℃，保溫2～3 h，然后冷卻至常溫以達(dá)到消除內(nèi)應(yīng)力的方法[3]。該方法時(shí)間較短，能源消耗較多，成本相對(duì)比較高。

（3）振動(dòng)時(shí)效是將工件在其固有頻率下進(jìn)行數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的振動(dòng)處理[4-6]，消除殘余應(yīng)力，使尺寸精度獲得穩(wěn)定的一種方法[7]。振動(dòng)時(shí)效由于其耗能少、生產(chǎn)周期短、加工地點(diǎn)靈活、生產(chǎn)成本低、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用[8-10]，近年來發(fā)展十分迅速。

1??? 實(shí)驗(yàn)原理

為盡量消除電機(jī)個(gè)體上的差別對(duì)數(shù)據(jù)的影響，根據(jù)各工號(hào)的進(jìn)度情況，選取了三個(gè)工號(hào)的電機(jī)，每個(gè)工號(hào)下兩臺(tái)相同的電機(jī)共六臺(tái)作為研究對(duì)象。每個(gè)工號(hào)下的兩臺(tái)電機(jī)，一臺(tái)做振動(dòng)時(shí)效工藝，另一臺(tái)做退火時(shí)效工藝，共三組。組數(shù)設(shè)為1、2、3，振動(dòng)時(shí)效工藝的設(shè)為A，退火時(shí)效工藝的設(shè)為B，具體模型的建立如表1所示。根據(jù)表1的代號(hào)在機(jī)座上分別做出相應(yīng)標(biāo)志。

2??? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.1??? 加工精度穩(wěn)定性

對(duì)于加工精度穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)比對(duì)，首先對(duì)各研究對(duì)象精加工完后的軸伸端和非軸伸端機(jī)座內(nèi)圓尺寸進(jìn)行測(cè)量，然后等各研究對(duì)象的定子套入機(jī)座后再分別對(duì)這兩個(gè)點(diǎn)的尺寸進(jìn)行測(cè)量，最后對(duì)該組數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。這里將精加工完成后的尺寸作為一個(gè)原始的基準(zhǔn)尺寸，數(shù)軸上設(shè)為零，套入定子后的測(cè)量尺寸與原尺寸差的絕對(duì)值作為一個(gè)變動(dòng)值，在數(shù)軸上以Y向來表示，單位為毫米。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖1所示。

2.2??? 整機(jī)振動(dòng)

整個(gè)電機(jī)裝配完成后做振動(dòng)測(cè)試，振動(dòng)數(shù)據(jù)分別從6個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，包括兩端軸、兩端軸承和兩側(cè)機(jī)座的振速和振幅。這里主要對(duì)兩端軸承的振動(dòng)數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)和分析。振幅統(tǒng)計(jì)圖如圖2所示，振速統(tǒng)計(jì)圖如圖3所示。

3??? 數(shù)據(jù)分析

從圖1（a）和（b）的比對(duì)圖中可以看出，退火時(shí)效工藝在加工精度的穩(wěn)定性方面整體略優(yōu)于振動(dòng)時(shí)效工藝，但優(yōu)勢(shì)不是很明顯，從研究對(duì)象來看，退火時(shí)效工藝與振動(dòng)時(shí)效工藝最大形變量差值為0.04 mm。

從圖2、圖3的統(tǒng)計(jì)圖中可以看出，在整機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)中，退火時(shí)效工藝同樣略優(yōu)于振動(dòng)時(shí)效工藝。依據(jù)電機(jī)振動(dòng)測(cè)試的合格數(shù)值，振幅小于0.037 mm，振速小于2.3 mm/s為合格，而本文的研究對(duì)象不管是振幅還是振速都遠(yuǎn)優(yōu)于合格要求，且優(yōu)于合格數(shù)據(jù)一個(gè)數(shù)量級(jí)。

4??? 結(jié)語

此次研究工作主要對(duì)退火時(shí)效工藝和振動(dòng)時(shí)效工藝應(yīng)用在電機(jī)焊接機(jī)座上對(duì)機(jī)座加工精度和整機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)的影響做了統(tǒng)計(jì)分析。從研究方案方面來看，盡量保持了影響電機(jī)振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)其余變量的同一性，而僅僅保留在機(jī)座上應(yīng)用退火時(shí)效工藝和振動(dòng)時(shí)效工藝這一個(gè)變量，分析結(jié)果具有真實(shí)可靠性，但并不排除一些不可控因素對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的影響。從分析結(jié)果來看，退火時(shí)效工藝略優(yōu)于振動(dòng)時(shí)效工藝，但優(yōu)勢(shì)不是很明顯，而振動(dòng)時(shí)效工藝成本和能耗只有退火時(shí)效工藝的10%。從相關(guān)文獻(xiàn)得知，當(dāng)工件質(zhì)量超過20 t時(shí)，退火時(shí)效工藝比振動(dòng)時(shí)效工藝有更優(yōu)秀的表現(xiàn)，這一點(diǎn)還有待驗(yàn)證。

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收稿日期：2021-07-26

作者簡(jiǎn)介：趙澤湘（1984—），男，湖南衡陽(yáng)人，工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、電機(jī)設(shè)計(jì)。