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【专业知识】电机轴上藏着的大学问
发布:2018-9-4

转轴是电机中最重要的零件之一。由于其损坏大多具有疲劳性质,因此对一般电机转轴材料的要求是:应有足够高的强度,对应力集中敏感性小和加工性能良好。除不重要和受力较小的转轴采用Q235A、Q255A或Q275号普通碳素钢外,一般均由45号优质碳素钢制成,必要时进行再进行调质处理。今天Ms.参和大家谈谈轴的最基本要求,看起来比较简单的轴其实有着不少的学问。

专业知识:电机轴上藏着的大学问

直径小于约10厘米时,常采用圆钢作为毛坯;10厘米以上,则采用锻造成的阶梯轴毛坯。大型电机和承受冲击性载荷的电机转轴,因其重要性提高,对材质的要求比较高,大多采用合金钢锻件。

近年来,电渣焊工艺在电机工业中应用日益广泛,特大直径(甚至直径不很大)的转轴趋向于应用由多节组合而成的焊接空心轴,以减重并节约大型锻件和降低成本。

运行时,转轴所受的应力形式因电机类型和传动机构的不同而异。通常在采用直接传动的立式电机(如水轮发电机)中,转轴承受转子重量(有时还有水推力)引起的拉应力、转矩产生的剪应力和单边磁拉力引起的弯曲应力;在传递转矩的卧式电机中,转轴承受转子重量、单边磁拉力和作用在轴伸上的外力(例如皮带拉力)所引起的弯曲应力以及转矩产生的剪应力。

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电机转轴基本要求

(1)要有足够的强度。即在正常负载及规定的特殊情况下(如突然短路等),转轴任一部分不能产生残余变形或损坏。

(2)要有足够的刚度。即转轴的挠度必须在允许范围内。

(3)临界转速和工作转速间应有足够的差值,以免发生共振。

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进行机械计算前,应先初步确定转轴的几何尺寸。常用的一个简便方法,就是直接参考已生产电机的转轴尺寸。也可采用电磁设计时的有关尺寸,或根据经验数据和力学公式先确定转轴中部(即铁心档)的直径与轴颈尺寸,再按所设计电机的结构草图来确定轴的长度。

根据对已生产电机所作的统计,转轴中部直径,对于1000千瓦以下的电机,约为定子内经或电枢外径的1/3~1/4。异步电机因气隙较小,为了增加轴的刚度,此值一般接近于1/3。

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在初步设计时,弯矩数值尚不知道,这时可近似地先按抗扭强度的概念,根据转矩T来确定转轴在传递转矩部分的最小直径dmin,计算按式(1):

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TN——电机的额定转矩,TN =9565PN/nN(牛/米),PN为额定功率(千瓦),nN为额定转速(转/分)。

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在中小容量的立式电机(例如各种用于水泵、通风机和离心机上的立式电动机)中,转轴铁心档的直径d0通常比传动端轴的最小直径大10~15%;在大型立式电机中,则d0一般接近于这一最小直径。轴颈的直径通常在轴中部直径和轴伸直径之间,其具体尺寸应在选用轴承(滚动式)或轴承润滑计算(滑动式)后确定。

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