轴的断裂发生在哪个部位?如何规避?
断轴问题始终是电机产品质量的一个热门话题,做为一名电机工作者,可能断轴问题与您绝缘,也许该问题总在困扰你,就像是恶魔缠身。从统计学角度分析,断轴问题如果是个例,大多与电机的安装有关;但是,如果是频繁发生断轴问题,则一般属于系统性问题,说明电机与设备、工况匹配不合理,或者是安装环节存在较严重的问题。
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轴断裂的位置一般在哪个部位?
从轴发生断裂的实际案例我们可以发现,电机轴断裂的部位一般发生在三个位置:
(1)轴伸的根部。轴伸作为与拖动设备对接的关键点,轴伸机械强度与尺寸都特别关键,包括与设备的联结方式,对于较大功率的电机,特别是多极低速电机,不建议采用皮带轮联结方式;对于频繁正反转的电机,如起动冶金设备用电机,建议采用锥轴伸。
(2)轴承位根部断裂。从实际发生的断裂案例发现,大多数断裂轴是典型的细长型、转子外径相对较大、轴承位置轴的直径变化太大,即有较大的台阶;从使用的角度分析,这类电机大多发生在采用皮带传动的情况下,而且负载属于不规则的变化状态。
(3)轴的焊接部位。这种情况主要是对于大规格电机带幅板的焊接轴,断裂部位一般发生在幅板与主轴的焊接位置,属于典型的应力消除不良反应。
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如何才能防止断轴问题的发生?
从轴的设计和加工过程分析,应尽力保证将轴的应力控制在最小状态,从受力的角度,短粗轴是最安全的一种选择,尽量避免采用细长型的挠性轴。
对于轴本身的相关直径尺寸控制,在不影响其他零部件的配合关系条件下,不建议设计较大的过渡台阶;对于加工台阶部位,应采用适当的方式消除加工应力,如加工规范的应力槽、采用必要的尺寸过渡圆角等;对于带幅板的轴,焊接前工件的预热、焊接后应力消除都是特别重要的控制方法,如可以采用加热、振动等多种方法进行。
除设计及加工过程的控制外,材质的选择特别重要,对于特殊工况的电机轴应采用满足其工况条件的轴材,如对于普通轴的调质,选择高牌号的钢材,必要时可以采用锻造轴。
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什么是调质?
调质是指一种用以改善钢铁材料综合力学性能的热处理工艺。即在淬火后再经高温回火处理。其目的在于使钢铁零部件获得强度与韧性的良好配合,既有较高的强度,又有优良的韧性、塑性、切削性能等。一些合金钢或低合金钢必须经调质后才可获得良好综合性能,这些钢也可称为调质钢。球墨铸铁调质处理后既可提高强度,又可改善硬度和耐磨性。
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锻造的优势
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法,锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观组织结构,同时由于保存了完整的金属流线,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。