YB系列高压电机轴向窜动分析

收稿日期: 1999- 10- 12。 丁进平 男, 1966年生; 1989年毕业于沈阳工业大学电气 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系电机专业。 YB系列高压电机轴向窜动 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 丁进平 曹利波 焦效光 摘 要 论述了电机轴向窜动是因为转子受到了轴向作用力且转子轴向游移空间较大所致,并较详细地介绍 了减小轴向窜动的几点措施。 关键词 YB 系列高压电机 轴向窜动 措施 近年来, 随着 YB系列高压电机生产数量逐年 增多,反映出的质量问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 也越来越多,其中主要是转 子轴向窜动量较大, 影响配套设备的正常使用,对电 机自身轴承损坏也较大, 因此用户反映强烈。 1 电机轴向窜动的因素 当电机受到自身的、风路的或者电磁的轴向作 用力时,若转子存在较大轴向游移空间,转子便可发 生窜动的现象。剖析 YB 400 450 - 2高压电机结构(见 图1) ,可以认为其轴向力是定转子之间的轴向磁拉 力及风路设计不平衡造成的左右某个方向的气流推 力。另外, 地基不平或同心度差致使转子轴向倾斜 也会产生一定重力的轴向分力。试验证明, 定转子 铁心棱形、长短超差较大、压入尺寸有误、错位严重 等除影响电机电气性能之外还会使电机发生轴向窜 动。我们曾对数台YB 400450- 2高压电机进行实物拆 检,发现定转子铁心整形质量差,且错位严重。为排 除机械因素影响,拆除内外风扇之后让电机进行空 载运行,结果发现电机仍有较大幅度的窜动。另外 试验也发现,内风扇直径减小, 窜动量也减小,内风 扇直径增大, 窜动量也增大。我们还专门做过一项 测试,对一台 YB400M2- 2 电机严格控制定转子铁 心整形质量、长度及压入尺寸,测得在没有内外风扇 时窜动量仅为 0. 1mm, 而带上内外风扇时窜动大于 0. 7mm,对分别附带内外风扇情形进行测试, 结果发 现内风扇的影响明显大于外风扇,分别为 0. 5mm与 0. 3mm。显而易见, 电机窜动与电磁力及风路结构有 关。从大量产品出厂试验结果及用户反馈信息来 看,电机转子轴向窜动较大的绝大多数是YB 400 450 - 2 高压电机,而 YB 400450- 4、6、8、10高压电机尽管与其 结构相同却少有窜动的现象。另外还发现在电机设 计中采用对称风路结构(即双内风扇、轴伸端与非轴 伸端两端各一个)的其它系列高压电机也较少有发 生窜动现象的, 由此可得出这样的结论: 对于原 YB 400 450- 2高压电机轴向窜动, 风路的影响为甚, 风扇 直径越大其影响力越大。 图 1 YB 400 450 - 2高压电机结构 21 2000 年第 1期(总第 102 期) 2000 年 3 月 31 日 出 版 ( EXPLOSION- PROOF ELECTRIC MACHINE) 防爆电机 由于YB 400450- 2高压电机周围布管数目有限, 仅为十几根,加上焊接及加工时可能被堵塞一部分, 所以内腔散热管实际导风面积很小,远小于外风扇 出风口导风面积,加上风道的弯曲致使出风口风阻 更大,从而导致电机内腔风道气流不畅,加上挡风板 的作用,分流很小,气流便在风扇盘右侧形成较大的 压力, 电机转子从而受到较大的向左的作用力。因 此,轴向窜动是电机转子轴向磁拉力、风路作用力及 其它轴向作用力相互作用的结果。 2 减小电机轴向窜动的措施 2. 1 减小电机轴向受力 解决YB 400450- 2 高压电机的轴向窜动问题, 首 先应设法消除电机自身电磁的和机械的轴向作用 力。我们通过改进设计及提高工艺保证手段来实 现。如: 提高定转子的同心度, 增加定转子端板、齿 压条, 对铁心进行整形, 保证定转子铁心长度一致, 严格要求压入尺寸及压入方向, 使定转子铁心在同 一方向定位,减小公差积累及轴向热膨胀差异等, 这 样不但能改善电机的电磁性能与机械性能, 也能适 当减小电机的轴向窜动。至于减小风路对电机窜动 的影响,可以通过调整风路结构,在另一端增加一个 相同内风扇的办法来实现。内风路采用对称风路, 两端内风扇的轴向作用便能相互抵消, 从而内风路 对电机轴向窜动的影响便能减到最小。另外, 在定 子温升不高、裕度较大的情况下,可以适当缩小内风 扇的直径或者改变内风扇的形式。因风路影响与内 风扇外径 D2 成正比, 所以改前与改后的内风扇外径 D2比值越大,效果越明显。在风扇盘上开孔或者改 用不带风扇盘的内风扇, 使风扇两侧的风压接近或 相等, 从而内风路对电机转子窜动的影响便能大幅 度减小。 2. 2 减小电机转子轴向游移空间 消除电机转子轴向作用力会受各种因素的制 约,且有可能产生其它影响(如增加一内风扇对制造 成本、电机振动、出力的影响等) ,如同时减小电机轴 向游移空间,效果会更好。 YB 400450- 2 高压电机轴向游移空间主要表现 为: 1.轴承与内外盖止口之间的轴向间隙; 2.定位球 轴承的轴向游隙; 3.轴承与轴承挡肩及挡圈之间的 实际间隙(一般在热态时才表现出来)。通常情况 下,电机的轴向游移空间越大,电机窜动的机率及窜 动量也越大。改进前 YB 400450- 2高压电机许多有窜 动的现象便是证明, 据计算其轴向游移空间最大值 接近3mm。下面介绍几种减小轴向游移空间切实有 效的办法。 2. 211 改用基本组球轴承定位。以前 YB 400450- 2 高压电机定位球轴承一度采用 C3组轴承, 因 C3组 属较大径向游隙组,相应地其轴向游隙也较大, 根据 公式 $a Uk$r1/ 2( k为常数, 1. 76或 1. 82; $r 为径向 游隙, 0. 03~ 0. 058)可近似计算出 C3组球轴承在不 受径向配合影响前提下其轴向游隙最大值为 0. 44mm, 大于基本组球轴承轴向游隙最大值 0. 34mm,若计及改变轴承与转轴配合对球轴承径向 游隙的影响,可以肯定,采用基本组球轴承其轴向游 隙实际值一定小于 0. 34mm, 在电机窜动量不太大时 改变轴承效果很明显。 2. 2. 2 适当改变轴承结构零部件的尺寸公差、配 合,减小装配间隙。型式试验及用户使用反映 YB 400 450 - 2高压电机轴向窜动有热态增大或周期性抖 动(即突发性大幅度窜动)的现象。这种现象实际上 是由于轴承结构零部件公差配合不当引起的。我们 知道,热胀冷缩是物质的共性,电机在热态运行时其 零部件发生热膨胀的现象是不可避免的。假定轴承 内圈、甩水环、甩油环与电机轴的配合是紧密的, 在 热态运行时不会发生与轴松脱滑动的现象,那么其 最大窜动量便是轴承在轴承内外盖止口之间的装配 间隙与球轴承轴向游隙之和,约为0~ 1. 35mm, 并不 太大,因此电机出现窜动的机率及窜动量也不很大。 但实际情 况是, 轴与轴 承的 配合 原设 计为 K6( + 0. 025+ 0. 003) ,实行内控 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 为( + 0. 01 0 ) , 且多按下差控 制,轴承内孔的公差为( + 0- 0. 02) , 所以轴承与轴的配合 过盈量有时很小甚至没有过盈量, 而因材质及发热 的不同,轴承内圈的热膨胀大于轴,于是在电机高速 旋转产生的切向力及轴向力双重作用下便可能发生 跑内圈的现象。同样, 甩水环、甩油环与轴的配合为 过渡配合,也是较为松的,在热态时很可能要出现松 脱的现象。一旦这两种情况同时存在, 电机转子的 轴向游移空间便会大大增加, 据计算最终可达 2. 8mm以上,这还没考虑加工超差的现象。以此分 析,我们便明了YB 400 450 - 2高压电机窜动机率大、窜 动量较大、热态窜动更大的原因。即可以这样认为, 电机运行时在某一瞬间某一轴向受力加大出现配合 松动的现象使得窜动量增大,但同时其反方向的轴 向力也在增大,从而使电机轴向受力很快趋于平衡, 22 防爆电机 ( EXPLOSION- PROOF ELECTRIC MACHINE) 2000 年第 1期(总第 102 期)2000 年 3 月 31 日 出 版 Administrator 铅笔 此时电机便回复到较小的窜动状态。其大幅度窜动 的周期取决于相关零部件配合过盈量的大小。关于 跑内圈的情形曾经发现过数例, 拆检发现轴承与轴 的配合过盈量为零, 其轴承台上有明显的跑套痕迹, 后经涮镀适当增大过盈量, 电机窜动明显得到了改 善。由此可知YB 400450- 2高压电机定位端轴承结构 零部件轴向尺寸公差与预留装配间隙的选取及径向 配合性质的确定对窜动有直接关系。实践证明用过 少的过盈量将轴承安装在轴上,内圈承受载荷旋转, 内圈与轴之间产生有害的滑动,滑动一旦产生,配合 面显著磨损, 损伤轴或轴承屡见不鲜, 还会引起发 热、振动、窜动。而装配间隙也应在合适的限度内, 应使配合后的工作游隙保持在轴承游隙的 50%左 右。经改变轴向公差,调整径向配合性质,消除热态 松脱滑动的可能性后, 其最大轴向游移空间减小为 0. 8左右,改进后的YB 400450- 2高压电机窜动的机率 与窜动量大幅度减小。 2. 2. 3 采用合理的装配方法 最后需要强调的是, 电机的装配方式对转子轴 向窜动也有一定的影响,尤其是外风扇的安装。因 为通常外风扇与轴的配合为过渡配合或者过盈配 合,注定冷态下外风扇如果没有外加施力不可能轻 易安装到轴上。按照有关理论及经验, 外风扇的安 装应采用冷压(不对定位球轴承轴向施力)或者热套 的方法,但许多情况下实际操作人员受工艺因素制 约或出于某个方面的考虑而采用铁(铜)锤用力敲击 外风扇的办法。这样便会有较大的反复的轴向冲击 力作用在轴承上, 不但损伤轴承,还会改变轴承的游 隙及正常状态,同时还可能引起磁中心线的偏移,此 时电机轴向窜动的可能性会进一步增大。事实上也 是如此:对库存电机(入库前轴向窜动测试皆符合要 求)进行改造,在检修的几台电机中, 改换外风扇时, 采用铁锤反复敲打的电机皆出现了窜动严重超标的 现象(达 0. 5~ 0. 7) , 而没有更换外风扇的电机仍然 保持较小的窜动, 其中当初外风扇安装没有采用铁 锤敲击的电机其窜动量更小。 3 结 论 总之,YB 400 450 - 2 高压电机窜动是个综合性问 题,与电机设计、制造装配工艺及生产管理水平有 关,一旦改进了设计,提高了工艺保证手段,管理也 上了新台阶, 那么诸如电机窜动量大的质量问题便 能大幅度减小,具体试验数据如下: YB400S1 ) 2 200kW 0. 02mm YB400S2 ) 2 220kW 0. 05mm YB400M1 ) 2 250kW 0. 04mm YB400M2 ) 2 280kW 0. 05mm YB355 ) 2 132~ 185kW 0. 1~ 0. 25mm YB450S1 ) 2 315kW 0. 05mm YB450S2 ) 2 355kW 0. 05/ 0. 04mm YB450S3 ) 2 400kW 0. 10/ 0. 18mm YB450M1 ) 2 450kW 0. 15/ 0. 20mm YB450M2 ) 2 500kW 0. 25/ 0. 18mm The Analysis on Axial play of series YB High- Voltage Motors Ding Jin Ping Cao Libo Jiao Xiaoguang Abstract This paper discusses the axial play of motor due to action of axial force on the rotor and larger axial displacement of the rotor, and introduce in details some measures of decreasing the axial play. Key words YB rang of high- voltage motors, Axial play, Measures. 23 2000 年第 1期(总第 102 期) 2000 年 3 月 31 日 出 版 ( EXPLOSION- PROOF ELECTRIC MACHINE) 防爆电机 Administrator 铅笔