电动机轴承受力剖析及总装预防措施.pdf

工艺与测试 彦 电动机轴承受力剖析及总装预防措施 陈金 刚 德州恒力电机有限责任公司 2 5 3 0 0 2 Be a r i ng St r e s s An a l y s i s a nd Pr e v e n t i v e M e a ns o f I t s As s e mbl y i n El e c t r i c M o t o r s CHEN J i n ga n g De z hou He ng l i El e c t r i c a l M a c hi n e r y Co Lt d 摘要 主要讲述三相异步电动机运转时 在有害外 力作用 F 电机轴承游隙的变化情况 因此 在电机零部 件的加工和装配过程中 应采取措施 尽量保证轴承在 正常游隙的状态下运行 从而避免轴承发热 提高工作 寿命 减少电机振动和噪音 关键词 三相异步电动机轴向力 径向力 轴承 游隙 中图分类号 T M3 0 3 文献标识码 A DOI 编码 1 0 3 9 6 9 i s s n l 0 0 6 2 8 0 7 2 0 1 2 0 3 0 1 7 Ab s t r a c t T h a t c h a n g e o f mo t o r b e a r i n g c l e a r a n c e t o o k p l a c e u n d e r t h e e f f e c t o f h a r m f u l e x t e r n a l f o r c e wh e n t h e t hr e e ph as e a s ync hr o nou s mot or op e r a t i ng wa s de s c r i be d S o me a n s we r e a d o p t e d d u r i n g ma c h i n i n g t h e m o t o r p a r t s a n d a s s e mb l i n g t h e b e a r i n g t o e n s u r e t h e b e a r i n g o p e r a t i n g u n d e r t h e c o n d i t i o n o f n o r ma l c l e a r a n c e a v o i d i n g o v e r h e a t p r o l o n g i n g s e r v i c e l i f e a n d d e c r e a s i n g n o i s e a n d v i b r a t i o n o f t h e mo t o r Ke ywor ds Thr e e pha s e as ync hr o no us mo t or Ax i a l f o r c e Ra d i a l f o r c e Be a r i n g c l e a r a n c e 1 游隙对轴承寿命的影响 三 相异步电动机 的振动及噪音 大部分 是轴 承 的滚动体 偏离正常 滚道 运转 时所 引起 当轴 承的滚动体受到不应有的外力时 直接表现为轴 承的振动噪音加大 长时间运行就会造成轴承过 热 加速缩短轴 承寿命 进而 引起 电机 扫镗 导 致轴承损坏抱死 设备无法运转 轴承的转速 温度及配合公差都直接关系到轴承游隙的大小 一 般在3 5 0 0 r mi n 以下转速的电机大多采用较小 4 6 2 0 1 2年第 3期 电 机技 术 的游隙 高温 高速电机通常采用相对较大的游 隙 轴 承游隙在 装配后会 因为 内孔 的涨大及外 圆的缩小而导致游隙减少 游隙的减少量 过盈 量 6 O 左右 轴承室是铝的除外 比如轴承装 配前游隙是0 O l mm 装配时过盈量为0 O l mm 则轴承装 配后的游 隙约为0 0 0 4 mm 在理 论上 轴承游隙小时噪音和振动小 在实际运转中考虑 到轴承温 升等 问题 的影 响 轴承 在装配后 游隙 不宜过小 特别是大机座电机 应考虑电机温升 稳定后各零部件 因膨胀量不 同 造成轴承游隙的 变化 一般H2 8 0 及 H2 8 0 机座号以下轴 承游隙为 0 0 0 2 mm 0 O 0 4 mm较好 而H3 1 5 及H4 0 0 机座号 轴承游隙为0 0 0 4 mm 0 O 0 8 mm 宜 轴承是高精 度产品 如装配不当很容易对轴承沟道造成损伤 导致轴承损坏 因此 轴承在装配时应有专用的 模具 不能随意敲打 在压入轴时只能内圈受力 2 轴承的选用及其游隙 轴承一般是 由轴承 内套 外套 支架和滚动 体四部份组成 钢球是深沟球轴承和角接触球 轴承的滚动体 当它在轴承内套 外套所形成的 具有波浪起伏状的滚道上滚动时 撞击内外滚 道 会产生振动和噪音 轴承安装好后 内外套 和支架在不受有害外力时基本固定不变 钢球在 其形成 的滚道中正常运 行 此时 轴承的轴向游 隙基本是平均分布在滚动体的两侧 轴承的工作 工艺与测试 游隙正常 滚动体在 滚道 上的运行轨迹 基本上是 单一的圆 轴承的滚动体运行时与内外壁的位置 示意图如图1 电机振动和噪音较低 不 同机座号 电机轴 承 的选 用 H1 6 0 J L 座号 及以下的电机由于转子本身较轻 无论何种安装 形式 两端均用球轴承 机座号为H l 8 0 至H2 8 0 式 电机 两端均用球 轴承 H3 1 5 及H3 1 5 以上卧式 电机一般轴伸端用柱轴承 后端用球轴承 机座 号为H1 8 0 及 H1 8 0 以上 立式 电机一般下端用角接 触球轴承 上端用深沟球轴承 角接触球 轴承既 可承受电机立式使用时转子本身带来的轴向力 又可承受电机带载运行时负荷带来的径向力 深 沟球轴承除可承受径向力外 亦可承受轻微轴向 力 用在非受力端 3 对累积误差的修正 轴承在运转过程 叶 l 如果 凶轴向尺寸累积误 差 引起 轴承受到轴r u j 力 钢球和 内外滚道 的接触 点会由滚道圆弧面的中 甘 j 向侧面移动 轴向游隙 随之减少 当轴向游隙减少到零时 钢球与滚道 的接触点移到圆弧面的边缘位置 使内外套的 轴向相对位置产生偏移 轴承的工作游隙亦减小 为零 这样将迫使轴承 内套带着转 子 相对于轴 承外套沿轴 向来 回摆动 在这些力的交替作用下 产生往复运动 撞击端盖 会产生较大的轴向振 动 此时 只须松开轴承盖的紧固螺栓 使轴承 的轴 向游隙得到恢 复 振动会 明显减小 轴承 在 受到轴向力的状态下 运转时滚动体与内外壁的 位置示意图如图2 这fl 情况下一般在前或后轴 承外小盖处 加波形弹垫 圈 迫使轴承外套中心线 与轴承内套中心线重合 以保证钢球在正常滚道 上运行 降低由此带来的振动和噪音 ll 囊 l l l i 图2 4 因形位公差引发的修正 轴承装配过程中 与轴承配套的零部件的 形位误差常会造成轴承的偏斜角过大 引起轴承 振动 并产生噪音 轴承的偏斜角是轴承内圈轴 心线相对轴承外 圈轴心线的偏斜角度 这个 角度 一 般不应 超过1 6 当偏斜角度过大时 相对位置 的钢球就会同时使轴承内外套的侧面受到相反 的作用力 此时轴向游隙减少至零 运行钢球出 现轴向摆动 滚道形成多个运行轨迹 工作游隙 亦减小为零 转子趋向歪斜运行 轴承内套带动 转子作轴向往复运动 撞击端盖 产生振动和噪 音 由此而产生的振动是整 个转子的运动引起 振动幅度很大 往往超 出标 准几倍 对此 解决 措施主要在机加工过程中保证各配合面的平行 度和同轴度 减少由形位误差带来的影响 并注 意电机总装时 配合面均匀紧固 接触良好 轴承 偏斜角增大时 滚动体 与内外壁的位置示意图如 图3 在这种情况下 调整端盖和轴承盖的紧固螺 栓 使偏斜角减小 可使轴向振动明显降低 解 决此类问题 一般通过更换与机壳和轴承配合的 大盖 减少端盖轴承室内圆对止口外圆的同轴度 及轴 承室 内圆轴心线 对止 口配合端面的垂直度 误差来解决偏斜角过大的问题 在实验过程中 如果转 子平衡度 正常 振动严重超标 一般 是由 此种原因造成 这时电机运转一段时间 轴承会 明显发热或噪音严重超标 对此主要通过更换与 轴承关系密切的零部件来解决 5 立式电机轴承 对于立式 电机 由于 电机转子本身的重量 在电机下端轴承受 到轴 向力 上端不 受轴 向力的 电机技术 2 0 1 2 年第3 期 4 7 工艺与测试 繁 荔 l 6 l 6 25 0 图3 情况下 转子两端轴承 的滚动体才能在正常滚道 上运行 轴向尺寸累积误差 有时会使上端轴承 内圈受向下拉的力 而下端轴承又不能到位 迫 使下端轴承 的滚动体 在外 套上壁和 内套下壁之 间运行 运行示意图如图4 上端轴承的滚动体 在外套下壁和内套上壁之间运行 运行示意图如 图5 两端轴承的工作游隙都趋向于零 因而电机 产生振动 噪音 长时间运行会导致轴承损坏 抱死 需车去 上端轴承的内小盖与轴承外圈配合的止 口面 增 加转子的轴向容许误差 使转子重量作用于下端 轴承 从而使两端轴承在正常滚道上运行 降低 振动和噪音 6 总结 图 4 图5 综上所述 电动机轴承工作时的轴向游隙能 否有效保证 是控制电机振动和噪音的关键因 素 轴向尺寸累积误差和轴承的偏斜角是造成电 机轴承轴向游隙减少的关键指标 所以 在电机 零部件加工和总装过程中 应尽力保证各配合面 的同轴度 减少轴向尺寸累积误差 尽力使轴承 的轴向游隙得到保障 以保证轴承在正常轨道上 运行 减小轴承的振动和噪音 从而保证轴承寿 命 使设备正常运行 收稿日期 2 0 1 l 一 1 2 2 2 作者简介 陈金刚 工程师 机电一体化专业 主要从事电机 出厂检 测与故障分析工作 口 口 口 口 口 口 口一口一口 口 口 口 口 口 口 口 口 口 口 口 口 口一口 上接第4 5 页 心 到位后打入弧形键并焊 牢 因此 认为这l 2 根螺杆在转子成为成品后可以去掉 但是现在这 些螺杆部分已熔牢在硅钢片孔内无法取出 唯一 可做的是要把螺杆与压圈离开 不使其形成回路 即可 最后决定用电焊机调大电流把所有螺帽熔 掉 再把伸出压圈的螺杆头熔掉 并向压圈螺孔 的螺杆头向里熔进2 5 mm 但不能熔透 压圈厚 3 0 mm 使螺杆与压圈不连接或者少连接 这样 处