第七章電機裝配工藝教材課件

電機裝配可分為部件的分裝配和成品的總裝配。部件的分裝配主要是定子分裝配和轉子分裝配；成品的總裝配主要是軸承裝配、把電樞或轉子安放到定子中并裝上端蓋、電刷裝置的裝配以及風扇、風扇罩、出線盒等的裝配。這一章主要討論交流電機裝配中的若干主要問題。第6章電機裝配工藝電機裝配可分為部件的分裝配和成品的總裝配。第6章電機裝配工第6章電機裝配工藝6.1尺寸鏈在電機裝配中的應用

6.2靜平衡與動平衡

6.3中小型電機裝配工藝

6.4大型座式軸承電機裝配的特點

6.5三相異步電動機的檢驗試驗

6.6電機的機械檢查

6.7電機振動測定方法簡介

6.8電機噪聲測定方法簡介第6章電機裝配工藝6.1尺寸鏈在電機裝配中的應用

6.26.1尺寸鏈在電機裝配中的應用電機裝配時，各零件的裝配關系對電機的性能和質量有很大的影響。例如，零件的軸向尺寸公差定得不合適，沒有進行尺寸鏈計算，則在電機裝配后，零件間的相互位置不能保證設計要求。在嚴重情況下，可能使電機裝配不起來。有時即使裝上，也不能正常運行。故電機中各零件的尺寸公差，必須按尺寸鏈的計算方法進行校核。計算軸向尺寸鏈的方法一般采用“極大極小法”，計算所用的公式見第1章。6.1.1小型異步電動機的軸向尺寸鏈計算

6.1.2安裝尺寸C的計算6.1尺寸鏈在電機裝配中的應用電機裝配時，各零件的裝配關系6.1.1

小型異步電動機的軸向尺寸鏈計算圖6-1表示小型異步電動機各零件的裝配關系。圖6-1小型電動機裝配示意圖6.1.1小型異步電動機的軸向尺寸鏈計算圖6-1表示小型異從圖6-1中可以分析出三個尺寸鏈來，如圖6-2所示。1.軸伸端軸承室彈簧片預壓尺寸的計算

2.非軸伸端間隙δ2尺寸的計算

3.軸伸端間隙δ1尺寸的計算圖6-2小型異步電動機尺寸鏈簡圖

—定子機座止口兩端面距離—端蓋止口端面到軸承室底面距離—端蓋

軸承室深度(非軸伸端)B—端蓋軸承室深度(軸伸端)—轉軸兩軸承擋間距離

a—軸承寬度e—彈簧片深度—軸承蓋止口深度從圖6-1中可以分析出三個尺寸鏈來，如圖6-2所示。圖6-1.軸伸端軸承室彈簧片預壓尺寸的計算1.軸伸端軸承室彈簧片預壓尺寸的計算2.非軸伸端間隙δ2尺寸的計算2.非軸伸端間隙δ2尺寸的計算3.軸伸端間隙δ1尺寸的計算3.軸伸端間隙δ1尺寸的計算自軸伸肩到距離較近的兩個底腳螺栓通孔中任一孔的中心線的距離C，如圖6-3所示，是一個安裝尺寸。尺寸C超差時就會影響其他機械配套時整個機組的安裝質量，故在技術條件中規(guī)定尺寸C有一定的允許偏差范圍。6.1.2安裝尺寸C的計算自軸伸肩到距離較近的兩個底腳螺栓通孔中任一孔的中心線的距離C圖6-3軸伸端裝配示意圖從圖6-3可知，安裝尺寸C是由幾個尺寸組成的尺寸鏈中的封閉環(huán)圖6-3軸伸端裝配示意圖從圖6-3可知，安裝尺寸C是由幾個6.1.2安裝尺寸C的計算圖6-4計算安裝尺寸

C的尺寸鏈簡圖6.1.2安裝尺寸C的計算圖6-4計算安裝尺寸

C的尺寸6.2靜平衡與動平衡6.2.1平衡的基本原理

6.2.2不平衡的種類

6.2.3校平衡的方法6.2靜平衡與動平衡6.2.1平衡的基本原理

6.2.26.2.1平衡的基本原理電機的轉動部件(如轉子、風扇等)由于結構不對稱(如鍵槽、標記孔等)、材料質量不均勻(如厚薄不均或有砂眼)或制造加工時的誤差(如孔鉆或其他)等原因，而造成轉動體機械上的不平衡，就會使該轉動體的重心對軸線產生偏移。轉動時由于偏心的慣性作用，將產生不平衡的離心力或離心力偶。電機在離心力的作用下將發(fā)生振動。6.2.1平衡的基本原理電機的轉動部件(如轉子、風扇等)由例6-1設在?200mm的轉子外圈處有不平衡重量10g，求當轉速為3000r/min時產生的離心力是多少？

例6-1設在?200mm的轉子外圈處有不平衡重量10g，求解：已知M=10gr=100mmω=2π300060=314r/s解：已知6.2.2不平衡的種類電機轉動部件的不平衡狀況可分為靜不平衡、動不平靜及混合不平衡三種。1.靜不平衡

2.動不平衡

3.混合不平衡6.2.2不平衡的種類電機轉動部件的不平衡狀況可分為靜不平1.靜不平衡圖6-5靜不平衡1.靜不平衡圖6-5靜不平衡1.靜不平衡一個直徑大而長度短的轉子，放在一對水平刀架導軌上，不平衡重量M必然會促使轉子在導軌上滾動，直到不平衡重量M處于最低的位置為止，這種現(xiàn)象表示了轉子有“靜不平衡”存在。由式(6-1)可知，靜不平衡所產生的離心力大小與不平衡重量M成正比，與M的位置到軸心線的距離r成正比，與轉子轉動的角速度二次方成正比。這個離心力周期地作用于轉動部分，因而引起電機的振動。1.靜不平衡一個直徑大而長度短的轉子，放在一對水平刀架導軌上2.動不平衡上面分析的情況，對于一些盤狀零件(如帶輪、電機的風扇等)是近似地符合實際情況的。但如果電機轉子較長，情況就不一樣了，如圖6-6所示。圖6-6動不平衡2.動不平衡上面分析的情況，對于一些盤狀零件(如帶輪、電機的3.混合不平衡一般工件都不是單純的存在靜不平衡或動不平衡，而是兩種不平衡同時存在，既有由不平衡重量M產生的靜不平衡離心力F，又有由M1及M′

1產生的不平衡力偶FaL同時存在，如圖6-7所示。這樣就可以用大小相等、方向不是相差180°的兩個不平衡為F′

a及F2來表示。這種不平衡稱為混合不平衡。3.混合不平衡一般工件都不是單純的存在靜不平衡或動不平衡，而圖6-7混合不平衡實際上的轉子不平衡多數屬于此種。圖6-7混合不平衡實際上的轉子不平衡多數屬于此種。6.2.3校平衡的方法校平衡方法的實質，就是要確定不平衡重量的大小及其位置，并加上或減去適當的重量使零件達到平衡。嚴格地說，任何轉子都存在著混合不平衡，但在實用上，由于轉子的情況及運行條件的不同，可以有不同的處理。1.校靜平衡

2.校動平衡6.2.3校平衡的方法校平衡方法的實質，就是要確定不平衡重表6-1轉子校平衡類型表6-2轉子單位重量許用不平衡量e當電機轉子長度L與其直徑D之比L／D較小且轉速較低時，可以近似地看作一個盤狀轉動體，所以只作靜平衡校驗；反之，當L／D較大，轉速又較高時，則必須進行校動平衡工作，詳見表6-1。表6-1轉子校平衡類型表6-2轉子單位重量許用不平衡量e1.校靜平衡1)轉動轉子，使不平衡重量M處于水平位置，然后在其對徑上加一適當重量N，使其距離中心為r，如圖6-12a所示，使轉子尚能按箭頭方向轉過一個角度θ(θ＝30°-50°)，記下這個角度。

2)將轉子轉過180°，使M處于另一側的水平位置，如圖6-12b所示，在N的地方再加上適當的重量P，使轉子能按箭頭方向轉過等于第一次轉動的角度θ。

3)按以下的計算公式算出應加的平衡重量：1.校靜平衡1)轉動轉子，使不平衡重量M處于水平位置，然后在6.3中小型電機裝配工藝6.3.1轉子裝配

6.3.2軸承裝配

6.3.3定子裝配

6.3.4氣隙調整

6.3.5電刷系統(tǒng)的裝配6.3中小型電機裝配工藝6.3.1轉子裝配

6.3.26.3.1轉子裝配電動機在運行時要通過轉軸輸出機械功率，因此，轉子鐵心與軸結合的可靠性是很重要的。當轉子外徑小于300mm時，一般是將轉子鐵心直接壓裝在轉軸上，當轉子外徑大于300、小于400mm時，則先將轉子支架壓入鐵心，然后再將轉軸壓入轉子支架。Y系列電動機是采用將轉子鐵心直接壓裝在轉軸上的結構。轉子鐵心與軸的裝配有三種基本形式：滾花冷壓配合、熱套配合、鍵聯(lián)結配合。1.滾花冷壓配合

2.熱套配合

3.鍵聯(lián)結配合6.3.1轉子裝配電動機在運行時要通過轉軸輸出機械功率，因1.滾花冷壓配合圖6-15滾花尺寸在滾花冷壓配合中，軸的加工工藝是：精車鐵心擋——滾花——磨削，然后壓入轉子鐵心，再精磨軸伸、軸承擋以及精車鐵心外圓。1.滾花冷壓配合圖6-15滾花尺寸在滾花冷壓配合中，軸的加2.熱套配合一般均利用轉子鑄鋁后的余熱(或重新加熱轉子)進行熱套。采用熱套工藝可以節(jié)省冷壓設備，同時轉子鐵心和軸的結合比較可靠。因為熱套是使包容件加熱膨脹然后冷卻，包容件孔即收縮抱住被包容件，它保證有足夠的過盈值，可靠性較高。圖6-16熱套工具

1—轉子2—熱套

3—墊塊4—底板2.熱套配合一般均利用轉子鑄鋁后的余熱(或重新加熱轉子)進行3.鍵聯(lián)結配合鍵聯(lián)結配合的優(yōu)點是能夠保證聯(lián)結的可靠性，便于組織流水生產；缺點是加工工序增多，在軸上開鍵槽會使轉軸的強度降低，特別是在小型電機中影響更大。采用鍵聯(lián)結時，鍵的寬度按規(guī)定要求選擇。為了簡化工藝，通?？梢耘c軸伸采用同一鍵槽寬度。3.鍵聯(lián)結配合鍵聯(lián)結配合的優(yōu)點是能夠保證聯(lián)結的可靠性，便于組6.3.2軸承裝配

1)滴點。

2)針入度。

1)鈣鈉基潤滑脂(SYB1403—62)。

2)復合鈣基潤滑脂(SYB1407—625)。

3)二硫化鉬復合鈣基潤滑脂(企業(yè)標準［110］)。

4)鋰基潤滑脂(Q／SY1002—65)。6.3.2軸承裝配

1)滴點。

2)針入度。

1)鈣鈉基潤6.3.2軸承裝配圖6-17軸承裝配1)軸承徑向游隙的大小。

2)端蓋和機座的剛度。

3)軸向竄動。

4)軸承裝配。6.3.2軸承裝配圖6-17軸承裝配1)軸承徑向游隙的大6.3.2軸承裝配表6-4Y系列電機采用的軸承規(guī)格和振動限值(單位：dB)6.3.2軸承裝配表6-4Y系列電機采用的軸承規(guī)格和振動6.3.3定子裝配圖6-18定子鐵心壓入機座胎具

1—下盤2—底圈3—心軸4—上壓槽6.3.3定子裝配圖6-18定子鐵心壓入機座胎具

1—下6.3.4氣隙調整圖6-19氣隙的調整6.3.4氣隙調整圖6-19氣隙的調整6.3.5電刷系統(tǒng)的裝配在直流電機中，因為在正、負電刷下?lián)Q問器的磨損程度是不一致的，所以必須合理地安排電刷排列的位置。電刷在換向器表面應錯開排列，如圖6-20所示。軸向位移對減少換向器表面軸向波浪度有利，周向位移對改善換向性能有利。為了保證優(yōu)良的換向性能，各個極下的電刷組在換向器圓周上應均勻分布，為此，在裝配時應用樣板仔細檢查。圖6-20電刷排列示意圖

1—電刷2—換向器6.3.5電刷系統(tǒng)的裝配在直流電機中，因為在正、負電刷下?lián)Q6.4大型座式軸承電機裝配的特點6.4.1座式軸承

6.4.2座式軸承電機的裝配

6.4.3軸承絕緣結構6.4大型座式軸承電機裝配的特點6.4.1座式軸承

6.6.4.1座式軸承大型電機的轉子重，轉矩大，滾動軸承擔負不了這樣大的載荷，因而通常采用滑動軸承。軸承座通常用鑄鐵或鑄鋼制成。在軸承座上裝有可沿水平直徑拆開的兩半式軸瓦，上面是軸承蓋。軸瓦由鑄鐵(汽輪發(fā)電機的軸瓦用鑄鋼)制成，軸瓦的內表面澆上一薄層軸承合金。在轉子較長的大中型高速電機中采用自整位的軸瓦，如圖6-22所示。把軸瓦與軸承座配合的外表面做成球面或圓柱面，以使軸瓦按軸的撓度自動地相應調整；同時還可以補償軸承安裝時的誤差，使軸頸處于它所需要的位置。6.4.1座式軸承大型電機的轉子重，轉矩大，滾動軸承擔負不圖6-21座式軸承示意圖滑動軸承一般都放在軸承座上，如圖6-21所示。圖6-21座式軸承示意圖滑動軸承一般都放在軸承座上，如圖66.4.2座式軸承電機的裝配1.電機安裝前的準備

2.底板和軸承座的安裝

3.定子和轉子的裝配圖6-22自整位的軸瓦示意圖6.4.2座式軸承電機的裝配1.電機安裝前的準備

2.底板6.4.3軸承絕緣結構圖6-23軸電流的路徑

1—轉子2—軸承室3—絕緣墊板

4—底板5—軸電流路徑6.4.3軸承絕緣結構圖6-23軸電流的路徑

1—轉子6.5三相異步電動機的檢驗試驗總裝好的電動機，出廠以前要進行檢驗試驗，其目的在于：驗證電機性能是否符合有關標準和技術條件的要求；設計和制造上是否存在影響運行的各種缺陷；通過對檢驗試驗結果的分析，從中找出改進設計和工藝和提高產品質量的途徑。電機制造廠所做的檢驗試驗一般可分為兩類：檢查試驗(也叫出廠試驗)和型式試驗。6.5.1概述

6.5.2三相異步電動機技術條件簡介6.5三相異步電動機的檢驗試驗6.5.1概述另外，制造廠往往通過型式試驗數據進行分析計算，以制訂電機的出廠試驗標準。檢查試驗的項目包括:1.機械檢查

2.電氣性能試驗6.5.1概述另外，制造廠往往通過型式試驗數據進行分析計算1.機械檢查1)軸承檢查。

2)外觀檢查。

3)安裝尺寸、外形尺寸及鍵的尺寸檢查。

4)徑向跳動及底腳支承面的平行度和平面度的檢查。

5)振動檢查。1.機械檢查1)軸承檢查。

2)外觀檢查。

3)安裝尺寸、外2.電氣性能試驗1)定子繞組在實際冷態(tài)下直流電阻的測定。

2)耐電壓試驗。

3)短時升高電壓試驗。

4)空載電流和損耗的測定。

5)堵轉電流和損耗的測定。

6)噪聲試驗。

7)繞組對機殼及繞組相互間絕緣電阻的測定。

2.電氣性能試驗1)定子繞組在實際冷態(tài)下直流電阻的測定。

22.電氣性能試驗1)經鑒定定型后制造廠第一次試制或小批量生產時。

2)當設計或工藝上的變更，足以引起某些特性和參數發(fā)生變化時。3)當檢查試驗結果和以前進行的型式試驗結果發(fā)生不可允許的偏差時。

4)成批生產的電動機定期的抽試，其抽試時間至少每年一次。

2.電氣性能試驗1)經鑒定定型后制造廠第一次試制或小批量生產1)檢查試驗的全部項目。

2)溫升試驗；

3)效率、功率因數的測定。

4)短時過轉矩試驗。

5)最大轉矩的測定。

6)起動過程中最小轉矩的測定。

7)超速試驗。1)檢查試驗的全部項目。

2)溫升試驗；

3)效率、功率因數6.5.2三相異步電動機技術條件簡介1)規(guī)定電動機的防護等級(IP44)及冷卻方式(IC411)。

2)規(guī)定系列產品的功率等級、電動機的型號與同步轉速及功率的對應關系，見表6-5。

表6-5Y系列(IP44)電動機功率等級、電動機型號與同步轉速及功率的對應關系6.5.2三相異步電動機技術條件簡介1)規(guī)定電動機的防護等表6-6Y系列(IP44)電動機電氣性能保證值3)規(guī)定電動機的性能指標，見表6-6、表6-7。

①力能指標——電動機在功率、電壓及頻率為額定值時其效率和功率因數的保證值；

②運行指標——在額定電壓下，電動機的堵轉轉矩倍數MSt／MN、最大轉矩倍數Mmax／MN及堵轉電流倍數ISt/IN。表6-6Y系列(IP44)電動機電氣性能保證值3)規(guī)定電動表6-7Y系列電動機電氣性能保證值的容差4)規(guī)定電動機的絕緣強度和溫升方面的要求。

5)規(guī)定電動機在空載時測得的振動速度有效值及(A)計權聲功率級數值的限值等。表6-7Y系列電動機電氣性能保證值的容差4)規(guī)定電動機的絕6.6電機的機械檢查6.6.1軸中心高尺寸的檢查

6.6.2軸中心線對于底腳支承面平行度的檢查

6.6.3沿軸向長度的底腳支承面平面度的測量

6.6.4底腳孔中心的徑向距離(安裝尺寸A)的測量

6.6.5底腳孔中心的軸向距離(安裝尺寸B)的測量

6.6.6底腳孔對電機垂直中心線的徑向距離的測量

6.6.7自軸伸支承到距離較近的左右兩個底腳孔的中心線間的距離(安裝尺寸C)的測量

6.6.8軸伸接合部中點的圓周面對軸中心線的徑向圓跳動6.6電機的機械檢查6.6.1軸中心高尺寸的檢查

6.66.6.1軸中心高尺寸的檢查檢查時將電機擱置在平板上，用高度游標卡尺檢查軸伸接合部分中點的高度H，用千分尺測量該部位的軸伸直徑D，如圖6-24所示，中心高H可用下式算出：圖6-24安裝尺寸H的測量6.6.1軸中心高尺寸的檢查檢查時將電機擱置在平板上，用高6.6.2軸中心線對于底腳支承面平行度的檢查檢查方法是將電機擱置在平板上，用千分表檢查軸伸接合部分的兩端到底腳平面間距離之差，換算到每100mm長度的平行度，如圖6-25所示。圖6-25軸中心線對于底腳支承面平行度的檢測6.6.2軸中心線對于底腳支承面平行度的檢查檢查方法是將電6.6.3沿軸向長度的底腳支承面平面度的測量檢查時，將電機擱置在平板上，用塞尺檢查底腳支承面與平板間的縫隙，以底腳的軸向長度為基準，計算出底腳支承面的平面度。6.6.3沿軸向長度的底腳支承面平面度的測量檢查時，將電機6.6.4底腳孔中心的徑向距離(安裝尺寸A)的測量測量時，用游標卡尺測量兩孔外壁間距離A′和內壁間距離A″，如圖6-26所示，進而算出A值圖6-26安裝尺寸A的測量圖6-26安裝尺寸A的測量6.6.4底腳孔中心的徑向距離(安裝尺寸A)的測量測量時，6.6.5底腳孔中心的軸向距離(安裝尺寸B)的測量測量時，用游標卡尺測量兩孔外壁間距離B′和內壁間距離B″，如圖6-27所示，進而算出B值圖6-27安裝尺寸B的測量6.6.5底腳孔中心的軸向距離(安裝尺寸B)的測量測量時，6.6.6底腳孔對電機垂直中心線的徑向距離的測量測量時，將電機擱置在調節(jié)螺栓上(或架于兩頂尖上)以角尺校正，如圖6-28所示，使底腳支承面垂直于平板，用高度游標卡尺測量底腳孔壁與平板間的距離h″，用游標卡尺測量底腳孔徑K，進而算出A/2右值圖6-28安裝尺寸A/2的測量6.6.6底腳孔對電機垂直中心線的徑向距離的測量測量時，將6.6.7自軸伸支承到距離較近的左右兩個底腳孔的中心線間的距離(安裝尺寸C)的測量測量時，將電機擱置在平板上，如圖6-29所示，用專用角板套入軸伸并與軸伸支承面接觸，用精度為0.05mm的游標卡尺測量C′尺寸，用精度為0.02mm的游標卡尺測量底腳孔徑K，進而算出C值圖6-29安裝尺寸C的測量6.6.7自軸伸支承到距離較近的左右兩個底腳孔的中心線間的測量時，將電機和千分表擱置在平板上，以千分表對正軸伸接合部分的中點，以手轉動轉子，檢查軸伸的徑向圓跳動，如圖6-30所示。6.6.8軸伸接合部中點的圓周面對軸中心線的徑向圓跳動圖6-30軸伸徑向圓跳動的測量測量時，將電機和千分表擱置在平板上，以千分表對正軸伸接合部分6.7電機振動測定方法簡介對于中心高為45～630mm、轉速為600～3600r/min的單臺電機，空載運行時振動速度(有效值)的測定方法介紹如下。6.7.1被試電機的安裝

6.7.2測點的配置

6.7.3測量時的要求6.7電機振動測定方法簡介對于中心高為45～630mm、轉6.7.1被試電機的安裝對中心高為400mm及以下的臥式電機或電機高度的一半為400mm及以下的立式電機，應采用彈性安裝。其彈性支撐系統(tǒng)的壓縮量數值應符合有關標準規(guī)定。6.7.1被試電機的安裝對中心高為400mm及以下的臥式電6.7.2測點的配置圖6-31測點配置示意圖測點數一般為7點，如圖6-31所示。6.7.2測點的配置圖6-31測點配置示意圖測點數一般為6.7.2測點的配置圖6-32座式電機測點的配置對座式軸承大型電機，如圖6-32所示，中央頂部一點可用中央水平徑向一點(點4)來代替。6.7.2測點的配置圖6-32座式電機測點的配置對座式軸6.7.3測量時的要求電機應在空載狀態(tài)下進行測定，此時轉速和電壓應保持額定值。測量時所用的振動速度測量儀器其頻率響應范圍應為10～1000Hz，在此頻率范圍內的相對靈敏度以80Hz的相對靈敏度為基準，其他頻率的靈敏度應在基準靈敏度的+10%～-20％的范圍以內；測量誤差應小于±10%；測量儀器的傳感器與測點的接觸必須良好；傳感器及其安裝附件的總重量應小于電機重量的1／50。電機的振動數值以各測點所測得的最大數值為準。電機振動速度(有效值)限制見表6-3。6.7.3測量時的要求電機應在空載狀態(tài)下進行測定，此時轉速6.8電機噪聲測定方法簡介6.8.1電機的噪聲源

6.8.2電機噪聲的測定6.8電機噪聲測定方法簡介6.8.1電機的噪聲源

6.86.8.1電機的噪聲源1.電磁噪聲

2.通風噪聲

3.機械噪聲6.8.1電機的噪聲源1.電磁噪聲

2.通風噪聲

3.機械1.電磁噪聲電磁噪聲是指電機運轉時由電磁作用引起振動產生的噪聲。電機氣隙中存在各次諧波磁場，它們除產生切向力矩外，還會相互作用產生徑向磁拉力。這種徑向力是一種行波，稱為徑向力波。徑向力波作用于定、轉子鐵心上使軛部產生徑向變形，從而引起鐵軛和機殼作徑向振動。定子的徑向振動引起周圍空氣振動，從而產生電磁噪聲(因轉子剛度相對較強，其變形可不予考慮)。電磁噪聲與槽配合、槽斜度有密切關系，與電機結構剛度也有關。1.電磁噪聲電磁噪聲是指電機運轉時由電磁作用引起振動產生的噪2.通風噪聲通風噪聲是電機運轉時風扇和風道中或風路上的障礙物引起的渦流聲和共鳴聲，它是高速電機中的一種主要聲源。2