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 电机 维修过程中对 电机 断轴问题的分析概述

电机而言,单独轴伸出问题的几率比较小,在电机修理厂偶尔会遇见断轴的情况。轴伸问题既然发生了,可能是设计环节有重要因素忽略了。常见电机的具体情况:轴伸键受损、键槽变形;个别轴伸齐根断掉。接下来,开始对照标准轴伸尺寸、核实额定功率。果不其然,轴伸易出问题的电机安装尺寸非标、功率输出有1.2倍系数以上的要求。事实上,类似满足特定电机用户专用设备的非标安装尺寸的情况愈来愈普遍。许多技术实力雄厚的电机配套户为抢占市场份额,一方面竭力压缩设备外形尺寸、一方面想方设法大幅提升设备潜能,带动了体积小、性能强的高功率密度 电机 的需求。然而,设计电机的性能虽非常完美地实现了这一目标,却高估了电机轴的机械特性,未进行严密的强度计算。轴类零件设计很有讲究,涉及多方面问题。第一,材质的选取和所选材料特性的研究;第二,确定安全系数;第三,强度计算。任一设计因素的忽略,都会招致致命后果。简要谈谈电机轴伸强度校核计算。事实上,类似满足特定电机用户专用设备的非标安装尺寸的情况愈来愈普遍。许多技术实力雄厚的 电机 配套户为抢占市场份额,一方面竭力压缩设备外形尺寸、一方面想方设法大幅提升设备潜能,带动了体积小、性能强的高功率密度 电机 的需求。然而,设计电机的性能虽非常完美地实现了这一目标,却高估了电机轴的机械特性,未进行严密的强度计算。电机轴和轴伸键通常为45钢,常温、静载和一般工作条件下的许用应力为186MPa。在拉伸和压缩时(常温、静载)的机械性质具体为:屈服极限353 MPa,强度极限597 MPa,塑型性质:延伸率16%、断面收缩率40%。因延伸率大于5%,45钢属于塑性材料。按碳的质量百分数,含碳0.45%(介于0.25%和0.60%之间),为中碳钢;按钢的质量(含硫≤0.040%,含磷≤0.040),为优质碳素钢。

电机安全系数与很多因素有关。过大的安全系数,会浪费材料;太小的安全系数,则可能使构件不安全。一般应考虑以下几方面:

(1)载荷估计的准确性;

(2)简化过程和计算方法的精确性;

(3)材料的均匀性;

(4)构建的重要性;

(5)零件工作条件、减轻自重和其他因素等。一般构件取值为:塑性材料按屈服极限规定为1.5~2.0; 脆性材料按强度极限规定为2.0~5.0。以上许用应力为186MPa,表明安全系数为353/186=1.9。

 

电机材质及特性分析:

 

轴和轴伸键为45钢,许用应力(拉伸和压缩)[σ]=186MPa。许用剪应力 [τ]=(0.6~0.8)×[σ]=112MPa, 许用挤压应力 [σjy] =(1.7~2.0)×[σ]=316MPa。

1 电机额定数据:功率P,转速n,服务系数SF。

2  轴伸和轴伸键参数为:轴径d,键宽b,键高h,键长l。

3  轴截面积F=πd2/4。

4  扭矩M=P×SF/Ω,其中Ω=2πn/60。

5  轴的抗扭截面系数W=πd3/16。

6  轴伸强度条件:τ= M/W <= [τ]

7  轴伸键槽及轴伸键强度条件:σjy = 2M/d/Fjy<=[σjy],式中Fjy = l×h/2。

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