合愉电机异步电动机长轴改进设计探究
来源：未知
发布日期：2019-08-27 14:21【大 中 小】
随着我国工业的迅速发展，因此对电动机的性能做出了进一步的要求，因此在设计的时候需要注重提高主轴的刚度和强度以及挠度等综合方面的因素。因此，合愉电机就针对磨机类的长轴异步电动机在工作运行中出现的问题进行原因分析，并针对此类问题提出相应的解决方案。
0 引言
上海合愉异步电机是目前市场上应用较为广泛的电机，因为合愉异步电机不仅结构简单而且制造的成本也比较的低廉，在使用的过程中也比较容易维护。异步电机可以在各种不同型号的拖动机械上使用，主要是使用异步电机的机械设备有机床、压缩机、风机、泵、磨机等。随着我国经济和科技不断发展的同时也在一定称程度上带动了我国工业的迅速发展，因此对电动机的性能做出了进一步的要求，高速异步电机的使用不仅能够满足拖动机械的高速运转还可以满足拖动电极在容量的需求，因此合愉高度异步电机的优势逐渐显现了出来。在增加异步电动机主轴的时候对电机的要求也在进一步有所提升，因此在设计的时候需要注重提高主轴的刚度和强度以及挠度等综合方面的因素。更要注重机械部件的选材、转轴的结构和加工时候的工艺流程。下面我们就针对磨机类的长轴异步电动机的设计流程进项简要的探析。
1 电动机选型分析
在进行长轴异步电动机设计的时候我们要先了解异步电机的分类。异步电机分类的时候可以依据转子结构的不同而进行区分，依据转子的结构异步电机可以分为线绕性异步电机和鼠笼型异步电机。因为磨机类型的机械要求启动时候的转矩比较大，因此我们可以选择启动性能优良并且又比较经济实惠的线绕性异步电机。在大型异步电动机长轴改进设计的时候需要考虑转轴的刚度，由于异步电机的空气缝隙比较小，因此异步电机对转轴的刚度要求就比较高，只有保证异步电机的转轴的刚度才可以保证电机的正常运行。当电机变的细长的时候，转轴如果不能进行加粗，在电机运行的时候就会出现转轴断裂的现象，有时还会因为挠度过大从而导致了转子和铁心相互碰撞。
我们本文中设计的几台磨机的电机中心高度均为800 毫米，电机的电压为 10kV，功率为 3000kW。磨机中使用的电机是属于长轴双轴伸电极，轴长达到了 5400 毫米。所以在进行电机设计的时候就需要考虑磨机电极结构的特殊性。
2 电动机计算方案
合愉电机的转轴作为电机旋转中的重要组成部分，在工作的工程中传递着电机和配套机械之间的转矩。在进行大型异步电动机长轴改进设计的时候临界转速校核与转轴挠度都是产品开发时候需要重点注意的内容。在异步电动机长轴改进设计的时候必须保证电机的旋转强度，因为只有保证了电机的旋转强度在运转的时候电机才能承受所有的负载，不至于发生故障或者是突发短路时导致电机的转轴变形。只有保障异步电动机的转轴强度，才可以在各种突发状况下把转轴的挠度都控制在规定的范围之内，这样就不出现定子和转子发生碰撞的现象。但是在进行设计额定转速和临界转速应的时候也需要注意它们之间的差距设置。
当对大型异步电动机长轴改进设计图完后才能后还需要对电机轴的受力进行分析。在进行电机轴的受力分析的时候我们一般采用都会使用有限元建模分析和材料力学计算公式。
3 产品设计改进
无论任何中的的计算公式和建模软件分析得出的结论都只是相近的结果，而不是绝对的定论，因此在进行计算分析上的时候很可能会出现一定的偏差。而我们进行分析的这台电机在实际运行中出现的问题是：因为电极运行的工况相对比较的复杂，在工作运行不到一年的时间里，其中一台电机的轴就出现了裂缝的现象，。我们也可以通过上文分析的受力结果看出。此位置出现的裂缝原因就是额定扭矩和最大弯曲应力时产生的最大应力都位于此位置。而剩余的几台电机在运行了一段时间内也相继的出现了轴裂缝的现象，最终导致全部的返厂。经过对以上出现的问题进行分析研究，发现出现轴裂缝问题的主要原因为以下几点：
第一，电机轴的整体设计比较细长，这样就很容易造成不能对轴进行加粗，从而导致容易出现轴裂缝的现场；
第二，出现轴断裂的位置 I 在图 1 中说出的位置正是轴序 1 和肋序 2 的焊接节点，因此本身就很容易造成断裂；
第三，出现轴裂缝的 I 位置也是这段轴的轴径发生变化的地方；
第四，在进行焊接的时候由于焊接不到位导致出现了轴裂缝的问题。
电机转轴的轴伸位置集中力比较大的原因就是因为电机转轴的尺寸太长，造成了局部的焊接应力在轴雷锋位置的叠加累计，从而导致轴裂缝的出现。在我们分析的两种方案当中，方案一虽然能够有效的分散焊接力，但是却不能有效的消除焊接力对该部位产生的负面影响，为了尽量的避免此类事件的发生我们可以在生产制造的时候选择方案二，这样可以从根本源头上解决焊接应力来来的负面影响。经过使用方案二的改进方法生产制造的电机转轴在以后几年的运行中没有再出现轴裂缝的问题，并且在生产现场运行状态良好，因此证明了方案二的可行性。
4 结论
合愉电机在对大型异步电动机长轴改进设计的时候，先了解异步电机的分类，因为磨机类型的机械要求启动时候的转矩比较大，因此我们可以选择启动性能优良并且又比较经济实惠的线绕性异步电机。异步电机对转轴的刚度要求就比较高，只有保证异步电机的转轴的刚度才可以保证电机的正常运行。因此在设计的时候要着重注意转轴的刚度和焊接应力的分布，才能设计出性能更加优良的大型异步电动机长轴。
