電機斷軸發生在軸伸根部和軸伸端軸承位根部位置的情(qíng)況居多。
如果(guǒ)電機出現了軸斷裂現象,應對軸斷(duàn)裂(liè)麵進行宏觀觀察和(hé)微觀分析,找出斷口裂紋(wén)源位置及原因所在,從根本上使問題得到抑製。
軸斷裂麵處於軸上軸承安裝處的(de)過渡圓角區域(軸承安裝根(gēn)部)。如果斷口表麵齊(qí)整並與(yǔ)軸向垂直,無(wú)縮頸和塑性變形(xíng)痕徑。斷口疲勞條帶明顯,從外圓向中心延(yán)伸,最終瞬斷區麵積小(xiǎo)於軸截麵積的 15%。
電機軸(zhóu)力學計算(suàn)分析由於電(diàn)機軸為階梯軸,不同階梯截(jié)麵處承受的力矩和應力是不同的。電機(jī)運行時軸受到彎扭力矩的共同作用,如果某一階(jiē)梯截麵承受應力過大,則可能最先(xiān)在階梯截麵(miàn)過渡圓弧處萌發(fā)裂紋和發生斷裂,因(yīn)此找出電機軸受力危險(xiǎn)截麵,對判斷軸斷裂原因有重要作用。
電機軸斷裂的原因歸納
電機軸斷(duàn)裂(liè)是多個因素疊加的結(jié)果。本文(wén)列舉幾種最常見的原因:
1、製造潛在質量問題。電機軸斷裂形式屬於低應力旋轉彎曲疲勞斷裂,其根本(běn)原因為電機軸生產加工過程中存在缺(quē)陷,如(rú)軸(zhóu)肩過渡圓角無工藝控製要求、焊後未進(jìn)行熱處理、堆(duī)焊層夾雜物超級,導致軸肩圓角應(yīng)力(lì)集中,在旋轉彎曲力矩的作用下產生疲勞開裂,最終導致了電機軸的斷裂。
2、安裝問題。如果采用皮帶(dài)輪傳動,皮(pí)帶張緊力偏大(大於皮帶廠家建議值(zhí)),增大了電機軸的負荷,是電機軸發生斷裂的促(cù)成因素。采用聯軸器安裝的電機,如果不(bú)能保證電機與設備軸線的同軸度,同樣(yàng)會導致軸疲勞斷裂。
3、幅板軸斷裂。排除安裝因素外,幅板軸(zhóu)常(cháng)會在幅板焊接位置出現不規則裂紋,大多數電(diàn)機生(shēng)產廠家通過退火工藝、並在幅板與主軸連接的兩端,通過加工應力(lì)槽的方式(shì)解(jiě)決該類軸的斷軸問題。竄軸無論(lùn)什麽電機在什麽時候都不(bú)應該竄軸(zhóu),稍微有一點活動量,對電機本身影(yǐng)響不大,竄動量大到一定(dìng)程度,就會有電流增加,電機溫度升高,機械衝擊(jī)加大,還可(kě)能影響其他設備等具體問題。
導致電機竄軸的原因分析
1、機械中心與磁(cí)場中心不一致。電動機在運行(háng)時,其轉子將定(dìng)位於磁場中心,而(ér)轉子主軸與兩軸承(chéng)間有一個機械中心(即電機轉子兩端軸肩與軸承間(jiān)間距(jù)相等的位置(zhì))。這兩個(gè)中心可能存(cún)在不一致(zhì),安裝時如(rú)果(guǒ)以機(jī)械中心為基(jī)準來調整(zhěng)軸肩間距,當電機啟動後,轉子將自動(dòng)定位於磁場中心,電機軸的(de)軸向竄動,將破壞原安裝時調整好(hǎo)的軸向間距。當這個偏差不(bú)大時,對於齒輪式(shì)聯軸器,可以由內外齒輪套的預留軸向間隙補償;如果超(chāo)過了聯軸器預留軸向間隙時,則聯軸器及被傳動軸將受到一個軸向外加力(lì),造成部件的(de)端麵摩擦,產生發(fā)熱等有害影響。
2、對於滑動(dòng)軸(zhóu)承電機,轉動軸係按(àn)聯軸器找中心時出現誤差。軸在軸承中不對中的偏差會對軸承(chéng)增加很大的附加(jiā)力矩,由於電機轉子(zǐ)能在一定範圍內(nèi)沿軸向來回遊動,軸係中心不正(zhèng)時(shí),聯軸器會產生固定方向(xiàng)的軸向分力,使轉子在軸向分力的作用下克服磁(cí)場力向一側推動,導致電機轉子擋油肩胛與軸承外側巴氏合(hé)金發生動靜(jìng)摩擦。
3、電機轉子兩端的揚度不符合(hé)要求。電機轉子兩端軸(zhóu)頸揚度不合理,會(huì)引起電機轉子在自身重力軸向分力的作用下克服磁場力向揚度小的一(yī)端滑動。因此,電(diàn)機軸兩端(duān)揚度合理是消除軸向分力的關鍵。
轉子由於(yú)自重作用存在靜撓度,這就表現為轉子水(shuǐ)平(píng)放置時兩端或(huò)者說軸頸會向上揚起。用(yòng)精(jīng)密(mì)水(shuǐ)平儀(yí)測得的這個揚起值(zhí)習慣上叫(jiào)轉子揚度。
鑒於電機竄軸的各種原因,在電機設計、製造和安裝過程中應規避問題,在實際過程中(zhōng)通過一些必(bì)要的手(shǒu)段抑製和預(yù)防問題的發生也很關鍵。
● 軸與轉子(zǐ)的配合選擇過盈配合。如果因配(pèi)合問題出現竄動,大(dà)多(duō)數是由於(yú)軸的加(jiā)工尺寸出現問題,因為轉子軸孔(kǒng)內徑由衝模決定,理論上不會出現太大問題。
● 軸承(chéng)兩端的波(bō)形彈墊沒有安裝,或波形彈墊質量存在問題。有的電機使用工況,對軸的(de)竄動量要求相對嚴格,電機製造(zào)廠家通過增加波形(xíng)彈墊的方(fāng)式解決問題,也有的廠家對於采(cǎi)用密封軸承的小電機在端蓋上增加了止動擋圈。
● 風扇產生的軸向力,即電機運行時風對風扇葉(yè)的軸(zhóu)向力,但由此導致的竄動量非常小。
● 軸承與端蓋配合選擇不合適,或是由於加工質量問題導致兩者配合出現較大的間隙。