1、第第6章电机装配工艺章电机装配工艺6.1尺寸链在电机装配中的应用6.2静平衡与动平衡6.3中小型电机装配工艺6.4大型座式轴承电机装配的特点6.5三相异步电动机的检验试验6.6电机的机械检查6.7电机振动测定方法简介6.8电机噪声测定方法简介6.1尺寸链在电机装配中的应用尺寸链在电机装配中的应用电机装配时，各零件的装配关系对电机的性能和质量有很大的影响。例如，零件的轴向尺寸公差定得不合适，没有进行尺寸链计算，则在电机装配后，零件间的相互位置不能保证设计要求。在严重情况下，可能使电机装配不起来。有时即使装上，也不能正常运行。故电机中各零件的尺寸公差，必须按尺寸链的计算方法进行校核。计算轴向尺寸链
2、的方法一般采用计算轴向尺寸链的方法一般采用“极大极小极大极小法法”，计算所用的公式见第，计算所用的公式见第1章。章。 6.1.1小型异步电动机的轴向尺寸链计算6.1.2安装尺寸C的计算6.1.1小型异步电动机的轴向尺寸小型异步电动机的轴向尺寸链计算链计算图图6-1表示小型异步电动机各零件的装配关系表示小型异步电动机各零件的装配关系。图6-1小型电动机装配示意图从图6-1中可以分析出三个尺寸链来，如图如图6-2所示。所示。 1.轴伸端轴承室弹簧片预压尺寸的计算2.非轴伸端间隙2尺寸的计算3.轴伸端间隙1尺寸的计算图6-2小型异步电动机尺寸链简图定子机座止口两端面距离端盖止口端面到轴承室底面距离端
3、盖轴承室深度(非轴伸端)B端盖轴承室深度(轴伸端)转轴两轴承挡间距离a轴承宽度e弹簧片深度轴承盖止口深度1.轴伸端轴承室弹簧片预压尺寸的轴伸端轴承室弹簧片预压尺寸的计算计算2.非轴伸端间隙非轴伸端间隙2尺寸的计算尺寸的计算3.轴伸端间隙轴伸端间隙1尺寸的计算尺寸的计算自轴伸肩到距离较近的两个底脚螺栓通孔中任一孔的中心线的距离距离C，如图6-3所示，是一个安装尺寸。尺寸C超差时就会影响其他机械配套时整个机组的安装质量，故在技术条件中规定尺寸C有一定的允许偏差范围。6.1.2安装尺寸安装尺寸C的计算的计算图6-3轴伸端装配示意图从图从图6-3可知可知，安装尺寸C是由几个尺寸组成的尺寸链中的封闭环6
4、.1.2安装尺寸安装尺寸C的计算的计算图6-4计算安装尺寸C的尺寸链简图6.2静平衡与动平衡静平衡与动平衡6.2.1平衡的基本原理6.2.2不平衡的种类6.2.3校平衡的方法6.2.1平衡的基本原理平衡的基本原理电机的转动部件(如转子、风扇等)由于结构不对称(如键槽、标记孔等)、材料质量不均匀(如厚薄不均或有砂眼)或制造加工时的误差(如孔钻或其他)等原因，而造成转动体机械上的不平衡，就会使该转动体的重心对轴线产生偏移。转动时由于偏心的惯性作转动时由于偏心的惯性作用，将产生不平衡的离心力或离心力偶。用，将产生不平衡的离心力或离心力偶。电机在离心力的作用下将发生振动。电机在离心力的作用下将发生振动
5、。例6-1设在?200mm的转子外圈处有不平衡重量10g，求当转速为3000r/min时产生的离心力是多少？解：已知M=10gr=100mm=2300060=314r/s6.2.2不平衡的种类不平衡的种类电机转动部件的不平衡状况可分为静不平衡、电机转动部件的不平衡状况可分为静不平衡、动不平静及混合不平衡三种。动不平静及混合不平衡三种。 1.静不平衡2.动不平衡3.混合不平衡1.静不平衡静不平衡图6-5静不平衡1.静不平衡静不平衡一个直径大而长度短的转子，放在一对水平刀架导轨上，不平衡重量M必然会促使转子在导轨上滚动，直到不平衡重量M处于最低的位置为止，这种现象表示了转子有“静不平衡”存在。由式
6、(6-1)可知，静不平衡所产生的离心力大小与不平衡重量M成正比，与M的位置到轴心线的距离r成正比，与转子转动的角速度二次方成正比。这个离心力周期地作用于转动部分，因而这个离心力周期地作用于转动部分，因而引起电机的振动。引起电机的振动。2.动不平衡动不平衡上面分析的情况，对于一些盘状零件(如带轮、电机的风扇等)是近似地符合实际情况的。但如果电机转子较长，情况就不一样了，如图6-6所示。图6-6动不平衡3.混合不平衡混合不平衡一般工件都不是单纯的存在静不平衡或动不平衡，而是两种不平衡同时存在，既有由不平衡重量M产生的静不平衡离心力F，又有由M1及M1产生的不平衡力偶FaL同时存在，如图6-7所示。
7、这样就可以用大小相等、方向不是相差180的两个不平衡为Fa及F2来表示。这种不平衡称为混合不平衡。这种不平衡称为混合不平衡。图6-7混合不平衡实际上的转子不平衡多数属于此种。实际上的转子不平衡多数属于此种。6.2.3校平衡的方法校平衡的方法校平衡方法的实质校平衡方法的实质，就是要确定不平衡重量的大小及其位置，并加上或减去适当的重量使零件达到平衡。严格地说，任何转子都存在着混合不平衡，但在实用上，由于转子的情况及运行条件的不同，可以有不同的处理。1.校静平衡2.校动平衡表6-1转子校平衡类型表6-2转子单位重量许用不平衡量e当电机转子长度L与其直径D之比LD较小且转速较低时，可以近似地看作一个盘
8、状转动体，所以只作静平衡校验；反之，当LD较大，转速又较高时，则必须进行校动平衡工作，详见表必须进行校动平衡工作，详见表6-1。 1.校静平衡校静平衡1)转动转子转动转子，使不平衡重量M处于水平位置，然后在其对径上加一适当重量N，使其距离中心为r，如图6-12a所示，使转子尚能按箭头方向转过一个角度(30-50)，记下这个角度。2)将转子转过将转子转过180，使M处于另一侧的水平位置，如图6-12b所示，在N的地方再加上适当的重量P，使转子能按箭头方向转过等于第一次转动的角度。3)按以下的计算公式按以下的计算公式算出应加的平衡重量：6.3中小型电机装配工艺中小型电机装配工艺6.3.1转子装配6
9、.3.2轴承装配6.3.3定子装配6.3.4气隙调整6.3.5电刷系统的装配6.3.1转子装配转子装配电动机在运行时要通过转轴输出机械功率，因此，转子铁心与轴结合的可靠性是很重要的。当转子外径小于300mm时，一般是将转子铁心直接压装在转轴上，当转子外径大于300、小于400mm时，则先将转子支架压入铁心，然后再将转轴压入转子支架。Y系列电动机是采用将转子铁心直接压装在转轴上的结构。转子铁心与轴的装配有三种基本形式：滚花冷转子铁心与轴的装配有三种基本形式：滚花冷压配合、热套配合、键联结配合。压配合、热套配合、键联结配合。 1.滚花冷压配合2.热套配合3.键联结配合1.滚花冷压配合滚花冷压配合图
10、6-15滚花尺寸在滚花冷压配合中，轴的加工工艺轴的加工工艺是：精车铁心挡滚花磨削，然后压入转子铁心，再精磨轴伸、轴承挡以及精车铁心外圆。2.热套配合热套配合一般均利用转子铸铝后的余热(或重新加热转子)进行热套热套。采用热套工艺可以节省冷压设备，同时转子铁心和轴的结合比较可靠。因为热套是使包容件加热膨胀然后冷却，包容件孔即收缩抱住被包容件，它保证有足够的过盈值，可靠性较高。图6-16热套工具1转子2热套3垫块4底板3.键联结配合键联结配合键联结配合的优点键联结配合的优点是能够保证联结的可靠性，便于组织流水生产；缺点是加工工序增多，在轴上开键槽会使转轴的强度降低，特别是在小型电机中影响更大。采用键
11、联结时，键的宽度按规定要求选择。为了简化工艺，通常可以与轴伸采用同一键槽宽度。6.3.2轴承装配轴承装配1)滴点。2)针入度。1)钙钠基润滑脂(SYB140362)。2)复合钙基润滑脂(SYB1407625)。3)二硫化钼复合钙基润滑脂(企业标准110)。4)锂基润滑脂(QSY100265)。6.3.2轴承装配轴承装配图6-17轴承装配1)轴承径向游隙的大小。2)端盖和机座的刚度。3)轴向窜动。4)轴承装配。6.3.2轴承装配轴承装配表6-4Y系列电机采用的轴承规格和振动限值(单位：dB)6.3.3定子装配定子装配图6-18定子铁心压入机座胎具1下盘2底圈3心轴4上压槽6.3.4气隙调整气隙调
12、整图6-19气隙的调整6.3.5电刷系统的装配电刷系统的装配在直流电机中，因为在正、负电刷下换问器的磨损程度是不一致的，所以必须合理地安排电刷排列的位置。电刷在换电刷在换向器表面应错开排列，如向器表面应错开排列，如图图6-20所示。所示。轴向位移对减少换向器表面轴向波浪度有利，周向位移对改善换向性能有利。为了保证优良的换向性能，各个极下的电刷组在换向器圆周上应均匀分布，为此，在装配时应用样板仔细检查。图6-20电刷排列示意图1电刷2换向器6.4大型座式轴承电机装配的特点大型座式轴承电机装配的特点6.4.1座式轴承6.4.2座式轴承电机的装配6.4.3轴承绝缘结构6.4.1座式轴承座式轴承大型电
13、机的转子重，转矩大，滚动轴承担负不了这样大的载荷，因而通常采用滑动轴承通常采用滑动轴承。轴承座通常用铸铁或铸钢制成。在轴承座上装有可沿水平直径拆开的两半式轴瓦，上面是轴承盖。轴瓦由铸铁(汽轮发电机的轴瓦用铸钢)制成，轴瓦的内表面浇上一薄层轴承合金。在转子较长的大中型高速电机中采用自整位的轴瓦，如图6-22所示。把轴瓦与轴承座配合的外表面做成球面或圆柱面，以使轴瓦按轴的挠度自动地相应调整；同时还可以补偿轴承安装时的误差，使轴颈处于它所需要的位置。图6-21座式轴承示意图滑动轴承一般都放在轴承座上，如图滑动轴承一般都放在轴承座上，如图6-21所示。所示。6.4.2座式轴承电机的装配座式轴承电机的装
14、配1.电机安装前的准备2.底板和轴承座的安装3.定子和转子的装配图6-22自整位的轴瓦示意图6.4.3轴承绝缘结构轴承绝缘结构图6-23轴电流的路径1转子2轴承室3绝缘垫板4底板5轴电流路径6.5三相异步电动机的检验试验三相异步电动机的检验试验总装好的电动机，出厂以前要进行检验试验，其目的在于其目的在于：验证电机性能是否符合有关标准和技术条件的要求；设计和制造上是否存在影响运行的各种缺陷；通过对检验试验结果的分析，从中找出改进设计和工艺和提高产品质量的途径。电机制造厂所做的检验试验一般可分为两类：检查试验(也叫出厂试验)和型式试验。 6.5.1概述6.5.2三相异步电动机技术条件简介6.5.1
15、概述概述另外，制造厂往往通过型式试验数据进行分析计算，以制订电机的出厂试验标准。检查试验的项目包括: 1.机械检查机械检查2.电气性能试验电气性能试验1.机械检查机械检查1)轴承检查。2)外观检查。3)安装尺寸、外形尺寸及键的尺寸检查。4)径向跳动及底脚支承面的平行度和平面度的检查。5)振动检查。2.电气性能试验电气性能试验1)定子绕组在实际冷态下直流电阻的测定。2)耐电压试验。3)短时升高电压试验。4)空载电流和损耗的测定。5)堵转电流和损耗的测定。6)噪声试验。7)绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定。2.电气性能试验电气性能试验1)经鉴定定型后制造厂第一次试制或小批量生产时。2)当设计或
16、工艺上的变更，足以引起某些特性和参数发生变化时。 3)当检查试验结果和以前进行的型式试验结果发生不可允许的偏差时。4)成批生产的电动机定期的抽试，其抽试时间至少每年一次。1)检查试验的全部项目。2)温升试验；3)效率、功率因数的测定。4)短时过转矩试验。5)最大转矩的测定。6)起动过程中最小转矩的测定。7)超速试验。6.5.2三相异步电动机技术条件简三相异步电动机技术条件简介介1)规定电动机的防护等级(IP44)及冷却方式(IC411)。2)规定系列产品的功率等级、电动机的型号与同步转速及功率的对应关系，见表见表6-5。表6-5Y系列(IP44)电动机功率等级、电动机型号与同步转速及功率的对应
17、关系表6-6Y系列(IP44)电动机电气性能保证值3)规定电动机的性能指标，见表见表6-6、表、表6-7。力能指标电动机在功率、电压及频率为额定值时其效率和功率因数的保证值；运行指标在额定电压下，电动机的堵转转矩倍数MStMN、最大转矩倍数MmaxMN及堵转电流倍数ISt/IN。表6-7Y系列电动机电气性能保证值的容差4)规定电动机的绝缘强度和温升方面的要求。5)规定电动机在空载时测得的振动速度有效值及(A)计权声功率级数值的限值等。6.6电机的机械检查电机的机械检查6.6.1轴中心高尺寸的检查6.6.2轴中心线对于底脚支承面平行度的检查6.6.3沿轴向长度的底脚支承面平面度的测量6.6.4底
18、脚孔中心的径向距离(安装尺寸A)的测量6.6.5底脚孔中心的轴向距离(安装尺寸B)的测量6.6.6底脚孔对电机垂直中心线的径向距离的测量6.6.7自轴伸支承到距离较近的左右两个底脚孔的中心线间的距离(安装尺寸C)的测量6.6.8轴伸接合部中点的圆周面对轴中心线的径向圆跳动6.6.1轴中心高尺寸的检查轴中心高尺寸的检查检查时将电机搁置在平板上，用高度游标卡尺检查轴伸接合部分中点的高度H，用千分尺测量该部位的轴伸直径D，如图如图6-24所示所示，中心高H可用下式算出：图6-24安装尺寸H的测量6.6.2轴中心线对于底脚支承面平轴中心线对于底脚支承面平行度的检查行度的检查检查方法是将电机搁置在平板上
19、，用千分表检查轴伸接合部分的两端到底脚平面间距离之差，换算到每100mm长度的平行度，如图图6-25所示。图6-25轴中心线对于底脚支承面平行度的检测6.6.3沿轴向长度的底脚支承面平沿轴向长度的底脚支承面平面度的测量面度的测量检查时，将电机搁置在平板上，用塞尺检查底脚支承面与平板间的缝隙，以底脚的轴向长度为基准，计算出底脚支承面的平面度。计算出底脚支承面的平面度。6.6.4底脚孔中心的径向距离底脚孔中心的径向距离(安装安装尺寸尺寸A)的测量的测量测量时，用游标卡尺测量两孔外壁间距离A和内壁间距离A，如图6-26所示，进而算出A值图图6-26安装尺寸A的测量图6-26安装尺寸A的测量6.6.5
20、底脚孔中心的轴向距离底脚孔中心的轴向距离(安装安装尺寸尺寸B)的测量的测量测量时，用游标卡尺测量两孔外壁间距离B和内壁间距离B，如图图6-27所示，进而算出B值图6-27安装尺寸B的测量6.6.6底脚孔对电机垂直中心线的底脚孔对电机垂直中心线的径向距离的测量径向距离的测量测量时，将电机搁置在调节螺栓上(或架于两顶尖上)以角尺校正，如图如图6-28所示，使底脚支承面垂直于平板，用高度游标卡尺测量底脚孔壁与平板间的距离h，用游标卡尺测量底脚孔径K，进而算出A/2右值图6-28安装尺寸A/2的测量6.6.7自轴伸支承到距离较近的左右两个底自轴伸支承到距离较近的左右两个底脚孔的中心线间的距离脚孔的中心
21、线间的距离(安装尺寸安装尺寸C)的测量的测量测量时，将电机搁置在平板上，如图如图6-29所示，用专用角板套入轴伸并与轴伸支承面接触，用精度为0.05mm的游标卡尺测量C尺寸，用精度为0.02mm的游标卡尺测量底脚孔径K，进而算出C值图6-29安装尺寸C的测量测量时，将电机和千分表搁置在平板上，以千分表对正轴伸接合部分的中点，以手转动转子，检查轴伸的径向圆跳动，如图如图6-30所示。6.6.8轴伸接合部中点的圆周面对轴伸接合部中点的圆周面对轴中心线的径向圆跳动轴中心线的径向圆跳动图6-30轴伸径向圆跳动的测量6.7电机振动测定方法简介电机振动测定方法简介对于中心高为中心高为45630mm、转速为
22、、转速为6003600r/min的单台电机的单台电机，空载运行时振动速度(有效值)的测定方法介绍如下。6.7.1被试电机的安装6.7.2测点的配置6.7.3测量时的要求6.7.1被试电机的安装被试电机的安装对中心高为400mm及以下的卧式电机或电机高度的一半为400mm及以下的立式电机，应采用弹性安装。其弹性支撑系统的压缩量数值应符合有关标准规定。6.7.2测点的配置测点的配置图6-31测点配置示意图测点数一般为测点数一般为7点，如图点，如图6-31所示。所示。6.7.2测点的配置测点的配置图6-32座式电机测点的配置对座式轴承大型电机，如图如图6-32所示所示，中央顶部一点可用中央水平径向一
23、点(点4)来代替。6.7.3测量时的要求测量时的要求电机应在空载状态下进行测定，此时转速和电压应保持额定值。测量时所用的振动速度测量仪器其频率响应范围应为101000Hz，在此频率范围内的相对灵敏度以80Hz的相对灵敏度为基准，其他频率的灵敏度应在基准灵敏度的+10%-20的范围以内；测量误差应小于10%；测量仪器的传感器与测点的接触必须良好；传感器及其安装附件的总重量应小于电机重量的150。电机的振动数值以各测点所测得的最大数值为准。电机振动速度(有效值)限制见表表6-3。6.8电机噪声测定方法简介电机噪声测定方法简介6.8.1电机的噪声源6.8.2电机噪声的测定 6.8.1电机的噪声源电机
24、的噪声源1.电磁噪声2.通风噪声3.机械噪声1.电磁噪声电磁噪声电磁噪声是指电机运转时由电磁作用引起振动电磁噪声是指电机运转时由电磁作用引起振动产生的噪声。产生的噪声。电机气隙中存在各次谐波磁场，它们除产生切向力矩外，还会相互作用产生径向磁拉力。这种径向力是一种行波，称为径向力波。径向力波作用于定、转子铁心上使轭部产生径向变形，从而引起铁轭和机壳作径向振动。定子的径向振动引起周围空气振动，从而产生电磁噪声(因转子刚度相对较强，其变形可不予考虑)。电磁噪声与槽配合、槽斜度有密切关系，与电机结构刚度也有关。2.通风噪声通风噪声通风噪声是电机运转时风扇和风道中或风路上通风噪声是电机运转时风扇和风道中
25、或风路上的障碍物引起的涡流声和共鸣声的障碍物引起的涡流声和共鸣声，它是高速电机中的一种主要声源。3.机械噪声机械噪声机械噪声是电机运转时，由于机械上不平衡或机械噪声是电机运转时，由于机械上不平衡或撞击、摩擦等原因引起电机部件振动而产生的。撞击、摩擦等原因引起电机部件振动而产生的。它的种类很多，包括轴承噪声、旋转振动噪声、电刷噪声和构件共振噪声等。其中轴承噪声在采用滚动轴承的小型电动机中比较突出；电刷噪声常是直流电机的主要噪声。 6.8.2电机噪声的测定电机噪声的测定 国家标准GB 7552008旋转电机 定额和性能规定了额定功率为1.16300kW、转速为9603750r/min的单台电机(电
26、动机、发电机和交流机)在空载时的噪声限值，见表见表6-8。表6-8ZJ1级电机的防护等级、转速、额定功率与(A)计权声功率级限值1.被试电机的安装被试电机的安装图6-33基准箱外形尺寸的确定对轴中心高H为400mm及以下的卧式电机或电机高度的一半为400mm及以下的立式电机，应采用弹性安装，其弹性支撑系统的压缩量数值应符合有关标准规定。2.混响室的选用和声源要求混响室的选用和声源要求在混响室测定电机的噪声时，混响室应符合有关标准的规定，其容积应大于200m3，电机体积应小于混响室体积的110。声场类别可按表按表6-9确定确定。表6-9声场类别3.测点的配置测点的配置在半自由场和半混响场中电机噪声测点配置有三种方法：半球面法、半椭球面法和等效包络面法。它们的使用范围见表表6-10；表6-10测点配置方法和适用范围图6-34半球面法电机噪声测点分布 图6-35半椭球面法电机测点分布图6-36等效包络面法电机噪声测点分布测点的配置按图按图6-34图图6-37的规定。4.测量时的要求测量时的要求1)电机噪声的(A)计权声功率级。2)电机噪声的1/1倍频程或13倍频程频谱分析。3)电机噪声的方向性指数电机噪声的方向性指数。图6-37外形尺寸较大电机噪声测点分布
