電機(jī)軸承壓裝的問(wèn)題分析

摘 要：軸承壓裝是生產(chǎn)電機(jī)的關(guān)鍵工序。將軸承壓裝的方法、軸承壓裝的受力、伺服壓床壓裝的過(guò)程作為壓裝曲線判斷的理論依據(jù)，用伺服壓床得到某型號(hào)電機(jī)軸承壓裝的壓裝曲線，分析軸承壓裝過(guò)程存在的問(wèn)題和壓裝曲線的異常原因，同時(shí)對(duì)壓裝過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題提出了一些改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：軸承壓裝 理論依據(jù) 壓力曲線 分析 改進(jìn)措施

1 引言

軸承壓裝是生產(chǎn)電機(jī)的關(guān)鍵工序，因此軸承裝配質(zhì)量的好壞對(duì)電機(jī)性能及其可靠性有很大影響。由于精密微特電機(jī)經(jīng)常處于極端環(huán)境下工作，這就對(duì)軸承壓裝質(zhì)量提出了更高的要求。而廠內(nèi)的軸承壓裝以手工作業(yè)為主，還沒(méi)有完整的軸承壓裝質(zhì)量判斷依據(jù)。本文從某型號(hào)轉(zhuǎn)子軸軸承壓裝的出現(xiàn)問(wèn)題著手，對(duì)軸承壓裝進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

2 軸承壓裝的理論依據(jù)

2.1軸承壓裝方法

由于轉(zhuǎn)子軸和軸承是過(guò)盈配合，產(chǎn)生的摩擦力較大，所以可以有效的保證電機(jī)的傳遞載荷。常見(jiàn)的過(guò)盈配合裝配方法有：機(jī)械壓入法，漲縮法（熱脹法和冷縮法），油壓法，螺母壓緊法。[1]目前我廠軸承壓裝主要采用機(jī)械壓入法。機(jī)械壓入法的優(yōu)點(diǎn)是壓裝方便、簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是易擦傷結(jié)合面、降低傳遞載荷的能力。車間內(nèi)常用的壓裝設(shè)備有螺旋式壓床、杠桿式壓床、氣動(dòng)式壓床、油壓機(jī)和伺服壓床。在伺服壓床進(jìn)行軸承壓裝時(shí)，采用的壓裝工裝見(jiàn)圖3.1，轉(zhuǎn)子軸換向器端軸承壓裝需要人工扶正進(jìn)行壓裝。

2.2軸承壓裝受力

當(dāng)軸承壓入轉(zhuǎn)子軸時(shí)，壓裝力F主要包括兩部分：一部分是軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子軸外圓配合部位因徑向正壓力產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力F1;另一部分是轉(zhuǎn)子軸、軸承引導(dǎo)端斜角分別克服軸承、轉(zhuǎn)子軸彈性變形產(chǎn)生的軸向力F2[2]。F1主要與轉(zhuǎn)子軸直徑、結(jié)合面長(zhǎng)度、徑向正壓力、摩擦系數(shù)等因素有關(guān)，具體公式如式（1）。從計(jì)算公式可以看出，一旦轉(zhuǎn)子軸和軸承尺寸確定，Pfmax、df、u均為定值。隨著結(jié)合面長(zhǎng)度Lf的增加，F(xiàn)1也開(kāi)始逐漸增加，直到軸承完全壓入到達(dá)最大值。

2.3軸承壓裝過(guò)程

根據(jù)伺服壓床壓裝特點(diǎn)，軸承壓裝過(guò)程大概分為快進(jìn)、探測(cè)、預(yù)壓、壓裝、保壓、回退。壓頭快速到達(dá)指定的探測(cè)位置，探測(cè)速度要慢便于找正。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸找正壓入軸承后，開(kāi)始快速進(jìn)入預(yù)壓階段，壓裝結(jié)束前壓裝速度要慢，避免壓力過(guò)沖導(dǎo)致壓裝臺(tái)階面受力過(guò)大。此外，進(jìn)入預(yù)壓階段速度不宜過(guò)快，速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致摩擦系數(shù)增大，壓裝過(guò)程壓力曲線斜率增大，曲線出現(xiàn)快速陡升。

3 軸承壓裝的問(wèn)題

本廠首次利用伺服壓床得到某型號(hào)電機(jī)軸承壓裝的壓力曲線，其中某型號(hào)電機(jī)軸承型號(hào)為NMB公司的R-1350ZZ。轉(zhuǎn)子軸安裝軸承的軸徑為?5mm，上偏差為0mm，下偏差為-0.004mm，垂直度為0.015mm，圓跳動(dòng)為0.005mm/0.006mm。根據(jù)軸承壓裝的壓力曲線發(fā)現(xiàn)：

（1）轉(zhuǎn)子軸兩端安裝軸承的壓力曲線有很大差別。壓入后剛開(kāi)始?jí)毫眲∩仙窒陆担ㄌ鴩崿F(xiàn)象），隨后逐漸緩慢上升到最大，末端壓力有下降趨勢(shì)。轉(zhuǎn)子軸輸出端壓力，壓力緩慢上升到最大值，然后逐漸下降。

（2）對(duì)比轉(zhuǎn)子軸兩端，兩端需要裝配的軸承和轉(zhuǎn)子軸過(guò)盈量、形狀公差完全一樣，但是整個(gè)壓力曲線卻差別很大。

（3）對(duì)比40件產(chǎn)品壓裝曲線，軸承壓裝過(guò)程中壓力在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，其中轉(zhuǎn)子軸輸出端末端壓力大致為20kgf，轉(zhuǎn)子軸換向器端壓力大致為30kgf，末端壓力誤差在10kgf。

（4）轉(zhuǎn)子軸換向器端壓力曲線出現(xiàn)跳噸現(xiàn)象比較普遍，而轉(zhuǎn)子軸輸出端壓力曲線趨勢(shì)比較平緩沒(méi)有跳噸現(xiàn)象。

4軸承壓裝的問(wèn)題分析

（1）從設(shè)計(jì)方面分析：

a.對(duì)于壓裝引入段，轉(zhuǎn)子軸倒角為C0.35mm、軸承倒角為R0.2mm。根據(jù)零件倒圓與倒角GB/T6403.4-2008標(biāo)準(zhǔn)查到推薦的C或R為0.4mm，設(shè)計(jì)的倒角或倒圓偏小。

b.轉(zhuǎn)子軸輸出端首先插入一段，轉(zhuǎn)子軸與軸承通過(guò)一段間隙配合，很好的保證轉(zhuǎn)子軸和軸承的同心，當(dāng)伺服機(jī)進(jìn)行壓裝時(shí)，壓力緩慢上升直到最大值，由于F2逐漸減小，F(xiàn)1滑動(dòng)摩擦不變。將轉(zhuǎn)子軸的間隙配合段切掉并倒角C0.35，重新進(jìn)行壓裝實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩端的壓力曲線幾乎重合，末端壓力大致為30kgf。說(shuō)明轉(zhuǎn)子軸輸出端一段長(zhǎng)的導(dǎo)向不僅能減少壓力集中和跳噸現(xiàn)象，而且還可以減小壓裝末端的最大壓力。

（2）從裝配誤差方面分析：

a.在壓裝時(shí)，轉(zhuǎn)子軸換向器端需要手工扶正進(jìn)行壓裝，壓裝的工裝采用轉(zhuǎn)子軸外圓定位，而轉(zhuǎn)子軸外圓人工刷漆，漆面厚度不一致。工裝用轉(zhuǎn)子軸外圓定位，壓裝工裝不能保證轉(zhuǎn)子軸和軸承有很好的同心。

b.如果出現(xiàn)跳噸現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子軸和軸承表面很容易出現(xiàn)表面刮傷，嚴(yán)重的會(huì)影響軸承裝配質(zhì)量，降低傳遞的載荷，因此應(yīng)盡量避免跳噸現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（3）從形狀誤差方面分析：由于轉(zhuǎn)子軸或軸承自身存在缺陷，轉(zhuǎn)子軸的中心線和軸承的中心線不重合，壓裝過(guò)程出現(xiàn)曲線頻繁波動(dòng)。因此在壓裝之前要保證轉(zhuǎn)子軸和軸承的尺寸在公差范圍內(nèi)，不允許有不合格品進(jìn)行壓裝。

（4）從潤(rùn)滑方面分析：目前轉(zhuǎn)子軸和軸承壓裝沒(méi)有涂抹潤(rùn)滑油，壓裝時(shí)又沒(méi)有很好對(duì)正，接觸面摩擦系數(shù)很大，造成壓裝的實(shí)際壓裝力比理論壓力大。

（5）從壓裝速度方面分析：壓裝速度的大小直徑影響摩擦系數(shù)，接觸面的性質(zhì)，接觸面的溫度等[3]。適當(dāng)降低探測(cè)時(shí)的速度，減輕壓裝過(guò)程由于沒(méi)有對(duì)中而帶來(lái)的應(yīng)力集中。壓裝結(jié)束前的壓裝速度不能過(guò)大，避免壓裝末端出現(xiàn)壓力陡升超出保護(hù)壓力的現(xiàn)象。

5 軸承壓裝的改進(jìn)措施

（1）轉(zhuǎn)子軸表面加工質(zhì)量要一致，發(fā)現(xiàn)有不良品及時(shí)挑出，避免進(jìn)入壓裝環(huán)節(jié)影響壓裝質(zhì)量;

（2）轉(zhuǎn)子軸換向端引入段長(zhǎng)度不宜過(guò)短，要能形成良好的導(dǎo)向?qū)χ?，避免出現(xiàn)壓裝應(yīng)力集中或跳噸現(xiàn)象;

（3）轉(zhuǎn)子軸和軸承壓裝時(shí)打磨過(guò)渡圓角和引入錐段，必要時(shí)涂抹潤(rùn)滑油;

（4）軸承壓裝工裝要有自適應(yīng)功能，保證壓裝過(guò)程轉(zhuǎn)子軸和軸承同心。

參考文獻(xiàn)：

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.聯(lián)結(jié)與緊固[M].成大先.2004，1（1）： 242-245，化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]SDB80型地鐵車輛軸箱軸承壓裝問(wèn)題分析[J].李茂原.2019，17：194，現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè).

[3]軸承壓裝仿真與試驗(yàn)以及液力變矩導(dǎo)論的熱裝配變形分析研究[D].布圖格奇.2016，3： 61.

作者簡(jiǎn)介：

程明輝 籍貫：河南洛陽(yáng) 公司：貴州航天林泉電機(jī)有限公司 學(xué)歷：碩士研究生 研究方向：數(shù)字化設(shè)計(jì) 出生年月：1987年11月 郵箱cmhjd1101@126.com