立式電動機擺度超差問題的解決

【摘 要】本文分析了立式電動機的裝配調試過程，主要針對立式電動機的擺度超差，在設計、裝配工藝、零部件性能等方面提出解決方案，并通過實踐證明了這一方案的可行性，由此總結出一套立式電動機的裝配工藝。

【關鍵詞】立式電動機；擺度；推力軸承

0.引言

立式電動機的裝配重點在于推力軸承裝配，調試的重點在于擺度。所謂擺度就是轉軸中心線與推力頭平面不垂直度在軸伸上的反映。是用徑向跳動計算出的，設計要求不超過0.02mm/m。

傳統的推力軸承是可調式的，通過安裝在鏡板（支撐在推力軸瓦上的）和推力頭（套在轉軸上的）間的墊片調整擺度。這種推力軸承的缺點是裝配工序多，用戶維修維護極不方便，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械加工保證裝配精度，沒有鏡板這一零件，推力頭直接支撐在推力軸瓦上，裝配相對簡單，維修維護方便，只需將轉子頂起就可拆卸推力軸瓦。它的缺點是擺度無法調整，完全依靠機械加工保證。

1.問題的出現

由于新式的推力軸承靠機械加工保證裝配精度，無需調整，也無法調整。采用新式的推力軸承裝配了兩臺電機，型號YLKS1600-12/1730，測量出的擺度在0.1～0.2mm/m之間，均嚴重超差，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

我們首先在機械加工的精度上查找原因。推力軸承是外購件，是專業制造廠生產的，我廠在購買時也經過檢驗，形狀誤差滿足要求，至于位置誤差，我廠尚未有全面的檢測手段。因此，無法全面地準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推力頭與轉軸的配合

推力頭在轉軸上的裝配位置如圖1所示。它們的配合是過渡配合?200H7+0.0460/k6+0.033+0.004。通過軸頸和推力頭內徑的測量，我們發現間隙過大，兩臺電機分別為0.04和0.05。間隙過大容易造成推力頭與轉軸的中心不重合，如果它們是交叉的，那么推力頭的下平面與轉軸中心線不垂直，這就是擺度超差的直接原因。

推力頭是可拆卸零件，既要滿足拆裝要求，又要保證配合有效，我選擇了零對零的配合，也就是盡量保證零過盈、零間隙，給定一個范圍：最大間隙0.02mm，最大過盈0.01mm。軸的外徑根據推力頭內徑配做。

2.2.2環鍵與軸的配合

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

2.2.3增加一道校調工序

前面已經提到擺度就是轉軸中心線與推力頭平面不垂直度在軸伸上的反映，也就是說要保證擺度，必須保證轉軸中心線與推力頭平面垂直。如何檢定它們的垂直度？只有裝配上推力頭才能檢測出。所以我們增加一道校調工序，在轉子成品后，把推力頭裝配在轉軸上，然后把裝配了推力頭的轉子裝夾在高精度的車磨床上，用百分表打推力頭平面。通過測量這兩臺擺度超差電機的推力頭端跳在0.1～0.2mm之間。于是在車磨床上車削推力頭平面，保證垂直度。檢測垂直度的同時也檢測一下推力頭外徑與轉軸的同軸度（此外徑與上導軸承配合），如有偏差一同修磨。

2.3結合圖2 立式電機整體結構圖進行電機裝配環節分析

傳統的裝配過程是：定、轉子合裝→裝配推力軸承→調整氣隙→打擺度→裝配下導軸承。下導軸承是圓柱滾子軸承，也不用調節，只是將帶有滾動體的軸承外圈推入軸承套和軸承內圈之間。（電機結構見圖2）按照這種裝配方法，如果氣隙找正后，軸承內圈與軸承套間的距離a，在圓周方向各不相同，也就是轉子軸心線與軸承套中心線不重合，這樣會使下導軸承的滾動體受力不均，甚至受擠壓，造成下導軸承損傷和電機振動。

基于以上分析，我改變了裝配的方法，以距離a為基準，使圓周方向360°范圍內的a值均相等，以此找正轉子位置。然后再測量氣隙是否合格，因為氣隙有一定的公差。平均氣隙不超過名義氣隙的±10%；極限氣隙不超過平均氣隙的±15%。這兩臺電機的氣隙值為2mm，以a為基準的調整量比2mm氣隙的公差要小，不會影響到氣隙值。

采用這種裝配方法，帶滾動體的軸承外圈很容易地推入軸承內圈與軸承套間，有一臺撤下推力后，軸承外圈在重力的作用下滑了下來，這說明轉子軸心線與下導軸承中心線完全重合，在裝配精度上保證了電機性能。

3.在結構方面分析擺度超差的原因

采取以上的措施，電機重新裝配，擺度下降了1/2，但仍超差嚴重。我們重新審視先前的工作，認為并無差錯，而且是有效的，找到了擺度超差的一部分原因，一定仍然存在導致擺度超差的另外原因。我把目光聚在關鍵零件推力頭上，推力頭的結構如圖3所示。推力頭由上、下兩個零件組合而成，中間是絕緣層，由螺釘和銷釘緊固定位。F級無緯玻璃絲帶先纏繞在上部零件上，固化后精車，下部與上部采取過盈配合。這樣裝配后的推力頭上部與下部絕緣，阻止了軸電流的產生。我們對這種結構的推力頭的剛度提出疑問，在推力頭的運輸、裝配、拆卸和工作過程中會不會因其剛度不足產生變形，導致擺度超差。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。

推力軸承生產廠家采取了此項建議，將絕緣改在底架與軸承座之間。新的推力頭裝配后，在車磨床上用百分表校驗，一臺電機跳動為0.02mm，另一臺為零。前者的跳動在0.1～0.2mm之間，如果這兩種推力頭的加工精度一樣，那么則說明改進后的推力頭變形微小，剛度有了徹底的改善。

4.結語

這兩臺問題電機經過以上兩大方面的改進擺度合格，控制在0.02mm/m以內，并且經試驗性能滿足設計要求。軸承溫度為45℃，標準為：不超過80℃；振動值為：垂直0.01mm/s、軸向1.4mm/s、水平1.2 mm/s，標準為：2.8mm/s。按照這種方法又裝配兩臺YLKS2000-14/1730立式電機，均一次交試合格。將其中的一臺作為樣機，與主機水泵進行了對組試驗，結果運轉正常，各項數據均符合標準。

【參考文獻】

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