故障 | 電機(jī)斷軸、竄軸分析及解決辦法

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斷軸

電機(jī)斷軸發(fā)生在軸伸根部和軸伸端軸承位根部位置的情況居多。

如果電機(jī)出現(xiàn)了軸斷裂現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)軸斷裂面進(jìn)行宏觀觀察和微觀分析，找出斷口裂紋源位置及原因所在，從根本上使問(wèn)題得到抑制。

軸斷裂面處于軸上軸承安裝處的過(guò)渡圓角區(qū)域（軸承安裝根部）。如果斷口表面齊整并與軸向垂直，無(wú)縮頸和塑性變形痕徑。斷口疲勞條帶明顯，從外圓向中心延伸，最終瞬斷區(qū)面積小于軸截面積的 15%。

電機(jī)軸力學(xué)計(jì)算分析由于電機(jī)軸為階梯軸，不同階梯截面處承受的力矩和應(yīng)力是不同的。電機(jī)運(yùn)行時(shí)軸受到彎扭力矩的共同作用，如果某一階梯截面承受應(yīng)力過(guò)大，則可能最先在階梯截面過(guò)渡圓弧處萌發(fā)裂紋和發(fā)生斷裂，因此找出電機(jī)軸受力危險(xiǎn)截面，對(duì)判斷軸斷裂原因有重要作用。

電機(jī)軸斷裂的原因歸納

電機(jī)軸斷裂是多個(gè)因素疊加的結(jié)果。本文列舉幾種最常見(jiàn)的原因：

1、制造潛在質(zhì)量問(wèn)題。電機(jī)軸斷裂形式屬于低應(yīng)力旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷裂，其根本原因?yàn)殡姍C(jī)軸生產(chǎn)加工過(guò)程中存在缺陷，如軸肩過(guò)渡圓角無(wú)工藝控制要求、焊后未進(jìn)行熱處理、堆焊層夾雜物超級(jí)，導(dǎo)致軸肩圓角應(yīng)力集中，在旋轉(zhuǎn)彎曲力矩的作用下產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂，最終導(dǎo)致了電機(jī)軸的斷裂。

2、安裝問(wèn)題。如果采用皮帶輪傳動(dòng)，皮帶張緊力偏大（大于皮帶廠家建議值），增大了電機(jī)軸的負(fù)荷，是電機(jī)軸發(fā)生斷裂的促成因素。采用聯(lián)軸器安裝的電機(jī)，如果不能保證電機(jī)與設(shè)備軸線的同軸度，同樣會(huì)導(dǎo)致軸疲勞斷裂。

3、幅板軸斷裂。排除安裝因素外，幅板軸常會(huì)在幅板焊接位置出現(xiàn)不規(guī)則裂紋，大多數(shù)電機(jī)生產(chǎn)廠家通過(guò)退火工藝、并在幅板與主軸連接的兩端，通過(guò)加工應(yīng)力槽的方式解決該類(lèi)軸的斷軸問(wèn)題。

竄軸

無(wú)論什么電機(jī)在什么時(shí)候都不應(yīng)該竄軸，稍微有一點(diǎn)活動(dòng)量，對(duì)電機(jī)本身影響不大，竄動(dòng)量大到一定程度，就會(huì)有電流增加，電機(jī)溫度升高，機(jī)械沖擊加大，還可能影響其他設(shè)備等具體問(wèn)題。

導(dǎo)致電機(jī)竄軸的原因分析

1、機(jī)械中心與磁場(chǎng)中心不一致。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)子將定位于磁場(chǎng)中心，而轉(zhuǎn)子主軸與兩軸承間有一個(gè)機(jī)械中心（即電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端軸肩與軸承間間距相等的位置）。這兩個(gè)中心可能存在不一致，安裝時(shí)如果以機(jī)械中心為基準(zhǔn)來(lái)調(diào)整軸肩間距，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)子將自動(dòng)定位于磁場(chǎng)中心，電機(jī)軸的軸向竄動(dòng)，將破壞原安裝時(shí)調(diào)整好的軸向間距。當(dāng)這個(gè)偏差不大時(shí)，對(duì)于齒輪式聯(lián)軸器，可以由內(nèi)外齒輪套的預(yù)留軸向間隙補(bǔ)償；如果超過(guò)了聯(lián)軸器預(yù)留軸向間隙時(shí)，則聯(lián)軸器及被傳動(dòng)軸將受到一個(gè)軸向外加力，造成部件的端面摩擦，產(chǎn)生發(fā)熱等有害影響。

2、對(duì)于滑動(dòng)軸承電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸系按聯(lián)軸器找中心時(shí)出現(xiàn)誤差。軸在軸承中不對(duì)中的偏差會(huì)對(duì)軸承增加很大的附加力矩，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子能在一定范圍內(nèi)沿軸向來(lái)回游動(dòng)，軸系中心不正時(shí)，聯(lián)軸器會(huì)產(chǎn)生固定方向的軸向分力，使轉(zhuǎn)子在軸向分力的作用下克服磁場(chǎng)力向一側(cè)推動(dòng)，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子擋油肩胛與軸承外側(cè)巴氏合金發(fā)生動(dòng)靜摩擦。

3、電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端的揚(yáng)度不符合要求。電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端軸頸揚(yáng)度不合理，會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)子在自身重力軸向分力的作用下克服磁場(chǎng)力向揚(yáng)度小的一端滑動(dòng)。因此，電機(jī)軸兩端揚(yáng)度合理是消除軸向分力的關(guān)鍵。

轉(zhuǎn)子由于自重作用存在靜撓度，這就表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子水平放置時(shí)兩端或者說(shuō)軸頸會(huì)向上揚(yáng)起。用精密水平儀測(cè)得的這個(gè)揚(yáng)起值習(xí)慣上叫轉(zhuǎn)子揚(yáng)度。

鑒于電機(jī)竄軸的各種原因，在電機(jī)設(shè)計(jì)、制造和安裝過(guò)程中應(yīng)規(guī)避問(wèn)題，在實(shí)際過(guò)程中通過(guò)一些必要的手段抑制和預(yù)防問(wèn)題的發(fā)生也很關(guān)鍵。

● ?軸與轉(zhuǎn)子的配合選擇過(guò)盈配合。如果因配合問(wèn)題出現(xiàn)竄動(dòng)，大多數(shù)是由于軸的加工尺寸出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)檗D(zhuǎn)子軸孔內(nèi)徑由沖模決定，理論上不會(huì)出現(xiàn)太大問(wèn)題。

● 軸承兩端的波形彈墊沒(méi)有安裝，或波形彈墊質(zhì)量存在問(wèn)題。有的電機(jī)使用工況，對(duì)軸的竄動(dòng)量要求相對(duì)嚴(yán)格，電機(jī)制造廠家通過(guò)增加波形彈墊的方式解決問(wèn)題，也有的廠家對(duì)于采用密封軸承的小電機(jī)在端蓋上增加了止動(dòng)擋圈。

● 風(fēng)扇產(chǎn)生的軸向力，即電機(jī)運(yùn)行時(shí)風(fēng)對(duì)風(fēng)扇葉的軸向力，但由此導(dǎo)致的竄動(dòng)量非常小。

● 軸承與端蓋配合選擇不合適，或是由于加工質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致兩者配合出現(xiàn)較大的間隙。