磁力軸承轉(zhuǎn)子裝配工藝方法研究

本文格式為Word版，下載可任意編輯——磁力軸承轉(zhuǎn)子裝配工藝方法研究

摘要：某試驗(yàn)臺(tái)首次將磁力軸承應(yīng)用到離心壓縮機(jī)當(dāng)中，在安裝磁力軸承疊片時(shí)，轉(zhuǎn)子發(fā)生了彎曲，采取加熱、高轉(zhuǎn)速釋放應(yīng)力措施后轉(zhuǎn)子無(wú)校直跡象。分析了轉(zhuǎn)子彎曲產(chǎn)生的理由，重新梳理了工藝方法，制定了預(yù)防轉(zhuǎn)子再?gòu)澢挠行Х桨福ㄟ^(guò)優(yōu)化主軸布局、優(yōu)化設(shè)計(jì)安裝工具等一系列措施解決了轉(zhuǎn)子彎曲問(wèn)題。

磁力軸承；彎曲；液壓機(jī)構(gòu)

1背景

因磁懸浮高效能、無(wú)接觸、無(wú)損耗、節(jié)省空間、低噪音及布局緊湊特點(diǎn)，曼透平，西門(mén)子等國(guó)際知名壓縮機(jī)生產(chǎn)商已經(jīng)廣泛將磁懸浮軸承應(yīng)用到壓縮機(jī)當(dāng)中取代油軸承。而在國(guó)內(nèi)，壓縮機(jī)行業(yè)中的領(lǐng)軍企業(yè)（如沈鼓，上鼓，陜鼓），對(duì)于磁懸浮的應(yīng)用還屬于技術(shù)空白階段，與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)存在較大差距。近幾年來(lái)，我公司快速進(jìn)展，為了在未來(lái)快速占有市場(chǎng)，投入了大量科研經(jīng)費(fèi)致力于磁懸浮技術(shù)的研究。為了填補(bǔ)企業(yè)空白，領(lǐng)先與國(guó)外先進(jìn)的磁軸承制造商開(kāi)展緊密合作，期望在磁懸浮軸承領(lǐng)域有更大的突破。

我公司首臺(tái)磁力軸承轉(zhuǎn)子簡(jiǎn)圖如圖1所示。磁力軸承的布局特性之一是轉(zhuǎn)子需安裝增加磁場(chǎng)力的疊片套（硅鋼片組）。主軸與疊片套為過(guò)盈合作，將疊片套安裝到主軸上需舉行熱裝配。因疊片之間沖壓有絕緣漆，疊片套的加熱溫度不得超過(guò)300℃。技術(shù)要求規(guī)定了安裝后的疊片套與軸肩的間隙小于0.02mm，疊片套熱裝后需施加軸向力來(lái)保證其間隙值。

首臺(tái)磁力軸承的主軸已精加工到圖樣尺寸，采用壓板工裝對(duì)疊片套施加軸向力，在安裝磁力軸承葉輪側(cè)疊片套后，按工序要求對(duì)主軸舉行徑向跳動(dòng)檢測(cè)，察覺(jué)裝套后的主軸發(fā)生了彎曲，跳動(dòng)值達(dá)成了0.06mm（允許跳動(dòng)值為0.01mm）。

熱應(yīng)力釋放是校直主軸彎曲的常規(guī)手段，即采用乙炔火焰（溫度在1000℃以上）加熱裝配件，使其內(nèi)孔漲大，對(duì)主軸產(chǎn)生平勻的寬容力，達(dá)成主軸校直目的。然而受制于疊片套加熱溫度不能超過(guò)300℃的特性，不能采取熱應(yīng)力釋放手段。采用了以下幾種方法：

（1）使用最高溫度能達(dá)成600℃的熱噴槍（類似電吹風(fēng)）對(duì)疊片套加熱2小時(shí)，疊片套的溫度升至100℃，此時(shí)主軸的溫度已升到70℃，未產(chǎn)生較大溫差，此種校直方法失效。

（2）轉(zhuǎn)子安裝到高速平衡機(jī)內(nèi)，將轉(zhuǎn)子升速到高轉(zhuǎn)速，在高速下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)離心力的作用，期望疊片套與主軸之間的過(guò)盈裁減，應(yīng)力釋放，疊片套重新寬容主軸達(dá)成校直目的。轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，徑向跳動(dòng)測(cè)量結(jié)果無(wú)任何變化，此種方法失效。

最終的結(jié)果是進(jìn)口疊片套報(bào)廢，重新購(gòu)買了疊片套，重新備料并制造主軸。不僅造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，還影響的生產(chǎn)進(jìn)度。

2理由分析

轉(zhuǎn)子發(fā)生了彎曲，可能有以下兩個(gè)理由：

（1）轉(zhuǎn)子疊片套熱安裝后，為了保證軸向間隙，對(duì)疊片套處軸肩位置舉行了水冷。疊片套與軸在冷卻過(guò)程中發(fā)生包裹力不平勻，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲。

（2）為了保證軸向間隙值，在疊片套的安裝過(guò)程中，轉(zhuǎn)子受擠壓力，工裝底板受力翹起，工裝上對(duì)稱螺栓旋緊過(guò)程中不能保證同步一致性，轉(zhuǎn)子受到不均衡擠壓力，轉(zhuǎn)子被壓彎。

3優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)上述發(fā)生的可能理由，重新梳理了工藝路線和工藝方法：

（1）工藝路線由原來(lái)的加工-裝配優(yōu)化為加工-裝配-加工。即將疊片套安裝位置的軸徑先加工到圖樣尺寸，其余主軸的軸徑留2mm余量。將疊片套安裝后，再按照精加工圖對(duì)主軸舉行最終加工。通過(guò)工藝路線的更改和主軸留余量方法有效地解決了即便安裝過(guò)程中主軸發(fā)生了彎曲，主軸還有修正量，保證轉(zhuǎn)子的順?biāo)彀惭b。

（2）轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲的一片面理由是裝配過(guò)程中壓緊工裝產(chǎn)生的。期望通過(guò)設(shè)計(jì)一套能夠供給平勻軸向力的液壓機(jī)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓緊工裝這個(gè)思路，對(duì)主軸舉行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在葉輪側(cè)軸頭處設(shè)計(jì)了工藝螺紋（見(jiàn)圖2）偏于安裝液壓機(jī)構(gòu)，待疊片套安裝完畢后，車掉工藝螺紋，再按精加工圖舉行主軸的深加工。

（3）設(shè)計(jì)的液壓機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖3）由液壓泵、墊套、液壓千斤頂組成。通過(guò)液壓泵緩慢升高壓力推動(dòng)液壓千斤頂作用到墊套上，最終對(duì)主軸施加平勻穩(wěn)當(dāng)?shù)睦炝ν瓿莎B片套的安裝并能夠保證設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

4結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子裝配工藝路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)和主軸留余量措施有效解決了磁力軸承疊片套安裝后即使轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲問(wèn)題，也能保