三相異步電機(jī)裝配軸承異音分析

廖廣剛 陳禮俊 陳超玉 殷芳青 楊朋飛 劉廣鵬

（中車株洲電機(jī)有限公司，株洲 412000）

三項異步電機(jī)裝配是電機(jī)檢修過程中的必要工序，作用是定位和固定轉(zhuǎn)子與定子的裝配，使三相異步電機(jī)保持平穩(wěn)運行。由于電機(jī)裝配工藝的差別和外部可變因素的影響，裝配電機(jī)運行的平穩(wěn)度會出現(xiàn)異常，且電機(jī)運行伴隨著“咚咚咚”的雜音，稱此現(xiàn)象為電機(jī)異音[1-3]。三相異步電機(jī)安裝在不同運行交通工具上時，由于電機(jī)異音的存在會產(chǎn)生難以預(yù)估的后果，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致軸承斷裂使電機(jī)轉(zhuǎn)子運行故障，即整體報廢。

正確的裝配工藝是消除電機(jī)運行異音的最直接手段。在實際生產(chǎn)與制造過程中，定子與轉(zhuǎn)子合裝的裝配工藝常采用臥式裝配。而消除電機(jī)裝配異音最關(guān)鍵的工藝參數(shù)是轉(zhuǎn)子裝配時的水平量、定子與轉(zhuǎn)子裝配時固定螺栓的定位順序、保持轉(zhuǎn)子的垂直度以及定子和轉(zhuǎn)子的相對定位。實際裝配作業(yè)中，臥式裝配具有裝配工具簡單、可操作性強(qiáng)以及裝配效率較高的特點，因此常被采用。但是，因為臥式裝配的可控因數(shù)具有多變性，所以電機(jī)裝配的異音率較高。

本文主要根據(jù)裝配工藝的研究，提出了一種輔助臥式裝配的工藝方法。該裝配工藝方法是對原有裝配工藝的優(yōu)化，工藝簡單且經(jīng)濟(jì)，操作面廣且易于調(diào)整，能有效消除電機(jī)裝配異音，節(jié)約生產(chǎn)成本。

1 軸承異音工藝分析

對于軸承在安裝后進(jìn)行運轉(zhuǎn)試驗中出現(xiàn)的異音，應(yīng)結(jié)合實物與模型進(jìn)行分析。電機(jī)裝配過程中，轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子內(nèi)部時相對水平度超差，同時伴隨有大沖擊力矩，造成軸承滾柱與軸承內(nèi)圈相互劃傷，隨即出現(xiàn)軸承損傷。

1.1 定子和轉(zhuǎn)子裝配受力分析

三相異步電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子在臥式合裝過程時，轉(zhuǎn)子與定子的受力源于相對運動。轉(zhuǎn)子在吊裝工具的配合下，以近似勻速運動的方式進(jìn)入定子傳動端止口面。當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)定子傳動端固定位置后，定子非傳動端以一定力矩拉裝轉(zhuǎn)子，以實現(xiàn)傳動端端蓋與中間端蓋的固定、非傳動端與軸承座的固定以及轉(zhuǎn)子與定子的固定[4]。電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子內(nèi)部的受力情況，如圖1 所示。

圖1 電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子裝配受力示意圖

1.2 裝配異音分析

當(dāng)定子與轉(zhuǎn)子合裝過程中出現(xiàn)受力不均勻的情況時，某一固定角度或區(qū)域出現(xiàn)大力矩而相對180°處的受力部分反而缺失，即出現(xiàn)定子與轉(zhuǎn)子裝備過程中軸承內(nèi)圈與軸承滾柱的相對滑動，將造成軸承內(nèi)圈傷痕使電機(jī)運行出現(xiàn)異音。軸承內(nèi)圈劃傷實物圖和示意圖，分別如圖2 和圖3 所示。

2 裝配工藝優(yōu)化

三相異步電機(jī)采用臥式裝配方式進(jìn)行定子與轉(zhuǎn)子合裝時，為避免軸承內(nèi)圈與滾柱軸承發(fā)生相對傾斜而劃傷軸承內(nèi)圈，采用輔助臥式裝配的工藝方法進(jìn)行優(yōu)化，如圖4 所示。輔助臥式裝配工藝方法通過固定軸承滾柱與軸承內(nèi)圈以及轉(zhuǎn)軸與傳動端端蓋的相對運動，確保定子與轉(zhuǎn)子合裝中受力均勻，而不會發(fā)生相對傾斜運動。

圖2 軸承內(nèi)圈劃傷實物圖

圖3 軸承內(nèi)圈劃傷示意圖

圖4 輔助臥式裝配

圖5 為輔助臥式定子與轉(zhuǎn)子合裝過程。裝配過程中，固定定子與轉(zhuǎn)子的裝配相對水平。當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子時，通過校正吊裝角度來固定軸承內(nèi)圈的相對傾斜間隙，同時以勻速運動方式進(jìn)入定子傳動端止口面，以兩端端蓋螺栓緊固的方式將轉(zhuǎn)子固定在定子上，即完成輔助臥式裝配。圖6為輔助臥式定子與轉(zhuǎn)子合裝完成圖。

圖5 輔助臥式定子與轉(zhuǎn)子合裝過程圖

圖6 輔助臥式定子與轉(zhuǎn)子合裝完成圖

3 結(jié)語

輔助臥式定子與轉(zhuǎn)子合裝工藝方法能有效避免軸承內(nèi)圈與軸承滾柱之間的相對運動，并能固定轉(zhuǎn)軸與傳動端端蓋的相對運動，從而有效校正定子與轉(zhuǎn)子合裝時的水平度與相對間隙，使定子與轉(zhuǎn)子合裝過程平穩(wěn)可靠，避免軸承內(nèi)圈劃傷，消除電機(jī)裝配異音，節(jié)約生產(chǎn)成本。