謝智強(qiáng)

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電動(dòng)機(jī)軸向間隙的影響及解決辦法

謝智強(qiáng)

（貴陽萬江航空機(jī)電有限公司，貴州 貴陽 550018）

電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電磁機(jī)械裝置，用來驅(qū)動(dòng)各種用途的機(jī)械和裝置。對于早期的電動(dòng)機(jī)，用戶關(guān)注的重點(diǎn)是其功能、性能能否滿足要求，對電動(dòng)機(jī)的壽命、噪聲等要求不高。隨著機(jī)電行業(yè)的發(fā)展，用戶在關(guān)注功能、性能的同時(shí)，對電動(dòng)機(jī)的壽命、噪聲、耐振動(dòng)等方面要求越來越高。通過對影響電動(dòng)機(jī)的壽命、噪聲、耐振動(dòng)等的關(guān)鍵因素進(jìn)行識(shí)別，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軸向間隙是電動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鑒于此，結(jié)合用戶需求，在保證電動(dòng)機(jī)功能和性能的前提下，研究了電動(dòng)機(jī)軸向間隙對電動(dòng)機(jī)性能的影響及其優(yōu)化辦法。

電動(dòng)機(jī)；軸向間隙；機(jī)電行業(yè)；間隙調(diào)整

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品的用戶越來越重視體驗(yàn)感，要求產(chǎn)品在輕量化、小型化的同時(shí)，使用壽命更長，噪聲更小。電動(dòng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式電氣裝置，可以輸出力矩和轉(zhuǎn)速，是機(jī)電產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)源。電動(dòng)機(jī)的軸向間隙是電動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其會(huì)影響電機(jī)的振動(dòng)、噪音、壽命等性能。因此，研究電動(dòng)機(jī)軸向間隙對電動(dòng)機(jī)性能的影響及其解決措施，對提高電動(dòng)機(jī)性能具有重要的意義。

1 軸向間隙概述

電動(dòng)機(jī)軸向間隙是指電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間的配合間隙，如圖1所示。電動(dòng)機(jī)軸向間隙存在或產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn)：①零件累計(jì)誤差。轉(zhuǎn)子和定子由多個(gè)零部件組成，各個(gè)零件尺寸均有公差，裝配后累計(jì)誤差形成初始的軸向間隙。②抱軸。當(dāng)軸向間隙較小或?yàn)?時(shí)，軸承游隙會(huì)因?yàn)閿D壓而減小，這會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)工作時(shí)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，從而影響電動(dòng)機(jī)性能。③材料熱膨脹。軸承、定子、轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)受熱膨脹，由于材料熱膨脹系數(shù)有差異，當(dāng)軸向間隙較小或?yàn)?時(shí)，軸承游隙會(huì)因?yàn)閿D壓而減小，這會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)工作時(shí)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活甚至堵轉(zhuǎn)，從而影響電動(dòng)機(jī)性能。因此，電動(dòng)機(jī)要正常工作，必須有合適的軸向間隙。

圖1 電動(dòng)機(jī)軸向間隙示意圖

2 軸向間隙對電動(dòng)機(jī)工作性能的影響

根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理，結(jié)合大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軸向間隙的大小對電動(dòng)機(jī)性能影響極大，具體影響主要有以下幾點(diǎn)：①軸向間隙過大會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)軸向竄動(dòng)大，這將使電機(jī)的振動(dòng)、噪聲變大，縮短電機(jī)使用壽命；②軸向間隙過小會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。因此，為保證電動(dòng)機(jī)正常工作，電動(dòng)機(jī)軸向必須存在間隙，同時(shí)應(yīng)結(jié)合電機(jī)具體參數(shù)將軸向間隙控制在一定的范圍內(nèi)。

3 控制軸向間隙的辦法

通過多年的實(shí)踐摸索，對不同電機(jī)軸向間隙的調(diào)整，總結(jié)出適用于不同電機(jī)軸向間隙調(diào)整的三種通用方法：①加調(diào)整墊片，如圖2所示。最常用的方法是采用在軸承端面加調(diào)整墊片進(jìn)行調(diào)整，保證軸向間隙在合理范圍。②加彈性墊圈，如圖3所示。在其中一端的軸承端部墊上彈性墊圈（例如波形墊圈、鞍形墊圈等），為軸承預(yù)緊。③控制單邊軸承無竄動(dòng)，如圖4所示。通過過盈配合，將其中一端的軸承和轉(zhuǎn)子固定無竄動(dòng)，另一端則為自由端，保留適當(dāng)?shù)拈g隙。

圖2 加調(diào)整墊片示意圖

圖3 加彈性墊圈示意圖

圖4 控制單邊軸承無竄動(dòng)示意圖

三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

4 結(jié)論

綜上所述，電動(dòng)機(jī)軸向間隙對電機(jī)性能影響較大，電動(dòng)機(jī)軸向間隙過大會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)軸向竄動(dòng)大，影響電機(jī)性能，而軸向間隙過小會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，同樣影響電機(jī)性能。通過多年的實(shí)踐摸索，總結(jié)出的電機(jī)軸向間隙通用調(diào)整方法，并推薦其應(yīng)用范圍，可提高電機(jī)生產(chǎn)效率，在其他產(chǎn)品的間隙調(diào)整中也可推廣應(yīng)用。

表1 控制軸向間隙的方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析

序號(hào)調(diào)整方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用電機(jī) 1加調(diào)整墊片結(jié)構(gòu)簡單，間隙大小控制精確1.調(diào)節(jié)過程繁雜；2.初期需摸索間隙的合理范圍均適用 2加彈性墊圈軸承有預(yù)緊力，耐振動(dòng)性能好1.預(yù)緊力調(diào)節(jié)過程繁雜；2.軸承預(yù)緊力會(huì)對電動(dòng)機(jī)效率有所影響，尤其是小功率電動(dòng)機(jī)大功率電動(dòng)機(jī) 3控制單邊軸承無竄動(dòng)1.裝配簡單，無調(diào)整環(huán)節(jié)；2.可保證電機(jī)性能正常的情況下轉(zhuǎn)子無竄動(dòng)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定，從而提高了電機(jī)效率、降低了噪聲、延長了電刷使用壽命等1.因軸承需與電機(jī)軸過盈，不適用于大功率電動(dòng)機(jī)；2.結(jié)構(gòu)較前兩種復(fù)雜小功率電動(dòng)機(jī)

［1］機(jī)械工程手冊電機(jī)工程手冊編輯委員會(huì).機(jī)械工程手冊機(jī)械零部件設(shè)計(jì)卷［M］.第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

［2］邱宣懷，郭可謙，吳宗澤，等.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.第4版.北京：高等教育出版社，1997.

［3］電機(jī)工程手冊編輯委員會(huì).電機(jī)工程手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

2095－6835（2019）03－0128－02

C829.2

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.128

〔編輯：王霞〕