李何方

(中國(guó)南車集團(tuán)襄樊牽引電機(jī)有限公司，湖北襄樊 441047)

0 引言

大型三相高壓異步電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)裝配中，擦甩水環(huán)故障是一種常見故障，重復(fù)發(fā)生且頻率較高。由于該故障現(xiàn)象往往在電機(jī)裝配完成后進(jìn)入試驗(yàn)時(shí)才會(huì)顯現(xiàn)出來，故造成電機(jī)生產(chǎn)返工量大，特別是當(dāng)電機(jī)非軸伸端裝有外風(fēng)扇時(shí)，如果非軸伸端出現(xiàn)擦甩水環(huán)故障，處理時(shí)必須先拆外風(fēng)扇、端罩等零部件，返工量大，拆卸困難，必將影響電機(jī)的生產(chǎn)工期及正常交貨。對(duì)該故障的處理很多廠家僅僅是將甩水環(huán)拆下車修后再裝配使用，沒能對(duì)該問題進(jìn)行預(yù)防，并且未從根本上解決。因此，對(duì)該故障進(jìn)行系統(tǒng)分析并找到徹底的解決辦法，以提高電機(jī)的一次裝配合格率，提高裝配工效，保證電機(jī)生產(chǎn)工期及按時(shí)交付客戶使用，具有深遠(yuǎn)意義。

1 高壓異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及防水原理

1.1 大型三相高壓異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

大型三相高壓異步電動(dòng)機(jī)的防護(hù)等級(jí)一般為IP54或IP55，主要包括機(jī)座、有繞組定子鐵心、轉(zhuǎn)子、平衡環(huán)、內(nèi)風(fēng)扇、前后端蓋、軸承外蓋、V型密封圈、軸承內(nèi)蓋、甩油環(huán)、甩水環(huán)、空空冷卻器、導(dǎo)風(fēng)筒、端罩、外風(fēng)扇等，具體如圖1所示。

圖1 大型三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.2 大型三相高壓異步電動(dòng)機(jī)裝配順序

電機(jī)裝配順序如下:非軸伸端端蓋裝機(jī)座上;裝轉(zhuǎn)子兩端的軸承內(nèi)蓋、軸承、擋油環(huán)并用擋圈固定;將軸伸端端蓋套轉(zhuǎn)子軸伸端軸承上，轉(zhuǎn)子組件裝入定子內(nèi);裝軸承外蓋、V型密封圈、甩水環(huán)、端罩、空空冷卻器、導(dǎo)風(fēng)筒、外風(fēng)扇等。

1.3 高壓異步電動(dòng)機(jī)防水原理

根據(jù)用戶使用環(huán)境要求，IP54或IP55防護(hù)等級(jí)的要求，大型三相異步電動(dòng)機(jī)一般都通過在兩端軸承外側(cè)裝配甩水環(huán)進(jìn)行防水。從圖1大型三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可以看出，V型密封圈套在軸承外蓋上，靜止不動(dòng);甩水環(huán)套在電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上并通過3顆螺釘緊固，甩水環(huán)隨著電機(jī)轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，且甩水環(huán)的端面與V型密封圈的“V”尖部接觸。這樣甩水環(huán)與V型密封圈之間既互相接觸又存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，外部的水經(jīng)過或沾到甩水環(huán)上時(shí)，由于水與甩水環(huán)一起旋轉(zhuǎn)，水被V型密封圈擋住并因?yàn)樾D(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力甩向甩水環(huán)外圓周或軸承外蓋迷宮槽內(nèi)，順著端蓋流走，從而有效阻止了水進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，使電機(jī)內(nèi)部保持干燥，電機(jī)不會(huì)造成絕緣降低或擊穿，金屬件不會(huì)生銹，可保證電機(jī)的正常使用，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。

2 高壓異步電動(dòng)機(jī)擦甩水環(huán)故障原因分析

從大型三相高壓異步電動(dòng)機(jī)裝配順序可以看出，若非軸伸端的甩水環(huán)擦V型密封圈，拆卸時(shí)按與裝配時(shí)相反的順序要先拆外風(fēng)扇和端罩，特別是外風(fēng)扇是熱套裝配到轉(zhuǎn)子軸頭的，拆卸非常困難。

由高壓異步電動(dòng)機(jī)防水原理可知，為了防水，設(shè)計(jì)上要求甩水環(huán)與V型密封圈接觸，現(xiàn)在的問題是它們既要適當(dāng)接觸又不能使V型密封圈被軸向壓縮太多，以免V型密封圈因過壓而導(dǎo)致磨擦力太大，發(fā)出異音或因磨擦發(fā)熱冒煙并發(fā)出異味。這就給電機(jī)的設(shè)計(jì)及加工提出了一個(gè)新的問題，如何才能將甩水環(huán)與V型密封圈的相對(duì)位置控制合適，既防水又不會(huì)因過緊而導(dǎo)致發(fā)出異音等故障。

2.1 相關(guān)零部件尺寸檢測(cè)并與設(shè)計(jì)值對(duì)比

從圖1大型三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，機(jī)座、端蓋、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸、軸承外蓋、甩水環(huán)等部件的軸向尺寸會(huì)影響到甩水環(huán)與V型密封圈的相對(duì)位置。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到互換性及方便生產(chǎn)管理，往往會(huì)將電機(jī)兩端的端蓋、軸承外蓋、甩水環(huán)、V型密封圈、軸承等零件取相同。下面選取某一中心高電機(jī)與該故障現(xiàn)象有關(guān)聯(lián)的7個(gè)零件進(jìn)行分析，相關(guān)尺寸如表1所示。

經(jīng)對(duì)多臺(tái)同中心高故障電機(jī)進(jìn)行拆卸并重點(diǎn)檢測(cè)了電機(jī)兩端的軸承外蓋、甩水環(huán)、端蓋及定子機(jī)座、轉(zhuǎn)子軸等的軸向尺寸，并與表1所示的原始設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)均符合圖紙要求，排除了零件的機(jī)械加工問題。

2.2 軸向尺寸鏈分析

根據(jù)表1中電機(jī)零部件的軸向設(shè)計(jì)尺寸對(duì)故障電機(jī)進(jìn)行尺寸鏈的計(jì)算分析，計(jì)算過程中假設(shè):

(1)電機(jī)裝配時(shí)采取軸伸端定位，即軸伸端軸承被壓緊;

(2)V型密封圈裝配時(shí)允許壓縮2 mm，即裝配后V型密封圈的軸向尺寸應(yīng)大于11 mm，且小于13 mm，才可保證既防水又不會(huì)因過度壓縮而產(chǎn)生故障;

(3)軸承寬度方向尺寸按標(biāo)準(zhǔn)，公差忽略不計(jì)。

表1 零部件軸向原始設(shè)計(jì)尺寸

3 解決辦法

由于大型三相高壓異步電動(dòng)機(jī)各零部件尺寸較大，尺寸公差范圍也相對(duì)較大，若過分將公差范圍縮小，無疑會(huì)造成機(jī)械加工工期延長(zhǎng)，導(dǎo)致加工成本增加，且影響電機(jī)產(chǎn)量及交貨期，因此不能簡(jiǎn)單地通過將各零部件軸向尺寸的公差范圍縮小來解決問題。

根據(jù)軸伸端V型密封圈裝配后的尺寸數(shù)據(jù)，并對(duì)照表1，可以將轉(zhuǎn)子軸伸端軸承位到甩水環(huán)位距離由104 mm調(diào)整到104.7 mm，公差不變，這樣即可從設(shè)計(jì)上保證軸伸端V型密封圈裝配后軸向尺寸為11+1.690mm，做到既防水又不會(huì)導(dǎo)致過度壓緊產(chǎn)生異音等故障。

由于非軸伸端V型密封圈裝配后軸向尺寸公差范圍很大，無法通過從設(shè)計(jì)上進(jìn)行調(diào)整來解決問題，從計(jì)算結(jié)果可知非軸伸端V型密封圈與甩水環(huán)之間要么會(huì)因過度壓緊產(chǎn)生異音等故障，要么存在間隙達(dá)不到防水效果。鑒于此，決定調(diào)整轉(zhuǎn)軸加工工藝，取消轉(zhuǎn)軸機(jī)械加工時(shí)非軸伸端甩水環(huán)固定孔的加工，待電機(jī)成品裝配時(shí)，轉(zhuǎn)子吊入定子，軸伸端的端蓋鎖緊后，將專用鉆胎套在軸上進(jìn)行軸向定位，對(duì)非軸伸端轉(zhuǎn)子軸上的甩水環(huán)固定孔進(jìn)行配鉆加工，即可解決非軸伸端甩水環(huán)擦V型密封圈的故障。

4 結(jié) 語

本文通過對(duì)大型三相高壓異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及各零部件的軸向尺寸進(jìn)行分析，找出造成甩水環(huán)擦V型密封圈故障的根本原因，并從設(shè)計(jì)及工藝上提出具體的解決辦法。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，該辦法切實(shí)可行，完全杜絕了甩水環(huán)擦V型密封圈的故障，提高了電機(jī)裝配的合格率，確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

［1］陳世坤.電機(jī)設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

［2］李隆年.電機(jī)設(shè)計(jì)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，1992.