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非调质机械结构钢可能是电机轴材的选择方向

 电机技术日参 2020-10-17

45钢虽属于淬透性较差的钢种,但由于轴工作时最大的应力分布在表层,且轴类的设计形状较简单,在调质过程中一般不产生开裂的倾向。因此,在保证性能的前提下,尽可能选用价廉、切削加工性能都好的45号钢制。

为提高生产效率、节约能源、降低成本,世界各国都在研制非调质机械结构件、用以取代需要进行调质处理的碳素结构钢或合金结构钢。非调质机械结构钢是在中碳钢中添加微量元素,通过控制轧制或锻制,控制冷却,使之在轧制或锻制后可不经调质处理、即可获得碳素结构钢或合金结构钢经调质后所能达到力学性能的钢种。

非调质机械结构钢的显著优点是不进行淬火回火处理即可使用。简化了生产工序,提高了生产效率,且易切削加工。还待改进的是进一步提高它们的塑性和韧性。

电机的转轴技术要求

●电机中转轴的强度和刚度的保证。电机运行时,转轴所受的机械力和力矩的形式随电机种类和传动机构的不同而异。作用力主要包括转子组件自身的重力,转子偏心引起的单向磁拉力,不平衡重量的离心力,以及轴伸端由传动机械作用在轴上的负载扭力矩等。

电机的轴首先应有足够的强度,以保证电机在工作状态和加工中轴不产生残余变形或损坏;同时,转轴要有足够的刚度,即转轴工作时,轴的挠度必须在允许范围以内;还应考虑转轴的临界转速的高低。应使转轴的工作转速和临界转速之间有足够的差值,以防止产生共振,特别是对转速较高的电机,必要时,应进行临界转速的验算。

为了满足轴的强度和刚度的要求,轴的机械计算的主要内容是确定轴的各段直径。对于微电机转轴,工艺上常进行调质处理,以提高轴的刚度。

●轴的台阶应尽量减小,以节省材料和加工工时,光轴结构简单,切削少,工艺性好,可以优先选用。

●尺寸精度和形位公差的保证。轴上的尺寸有径向尺寸和轴向尺寸,主要的径向尺寸是轴承位、铁芯位、换向器位、轴伸等,这些尺寸精度要求较高。

轴向尺寸,特别是两个轴承位轴肩的距离尺寸、铁芯位与轴承位之间的距离尺寸等。轴的形位公差主要包括轴承位外圆、轴伸位外圆与铁芯位外圆的同轴度或圆跳动。电机一般以轴承位外圆表面定位旋转。其他形位公差还有包括轴的直线度、两轴肩平面对轴中心线的垂直度,轴伸位键槽对称度等。

●转轴表面的粗糙度,轴承位、轴伸位、铁芯位等外圆表面的粗糙度要求较高,一般采用磨削加工。当表面粗糙度达不到要求时,轴承位会使轴承内圈接触面积减小,配合变松,引起轴承杂音。轴伸位会直接影响与负载装置的连接精度,容易引起振动和噪声;铁芯位会造成定、转子之间的气隙变化,影响电机性能,对小气隙电机更为敏感。 

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