1.2.3几个主要构件的设计问题
1.异步电机的机座
2.对机座的基本要求
(1)足够的强度和刚度;
1)足够的散热表面;
2)便于与端盖等构件的连接;
3)安装、拆卸方便;
4)工艺性好;
5)重量轻;
6)造铟美观。
(2)机座的典型结构异步电机机座的典型结构为防护式 ([P23)和封闭式(丨P44或IP54),如图1-2、图1-3所示。下面,着 虛讨论应用较多的封闭式电机的机座设计问题。我国封闭式电机的机座,从20世纪50年代的J0系列到80年代 的Y系列电机,几卜年来没有很大的变化,基本上是圆筒型、辐射 形等高散热肋(片),带底脚,出线盒安装在侧面的铸铁机座,与端 盖采用itLJ配合,并有搭子用螺栓固紧。中心高//80〜132的机座, 铸有3只搭子,//丨60〜280则为4只搭F,而//315有8只搭子。为 了增加散热表面,提高端盖刚度,以及有效地保护定子绕组端部, 一般采用长机座、短端盖结构。为了加强机座的刚性,//80〜280铸 铁机座的底脚支撑肋设径向支撑板。其中,//80~ 160在机座中间处设-个,//180~ 280在轴向设两个,如图14a、b所示。对于较长的 机座,如W315〜355机座,如采用径向支撑肋会影响该处的散热效果,影响电机温升,因此可采用中空的轴向支撑板结构。国产脚与壳体铸在一起,而西门子电机W180以碗座底脚,可B3、B5型电机的机壳铸模及接线V盒作ffej的左、右出线的机壳铸模通用,以降低电机制造成本,
有利于生产。为了降低机壳的重量,小机座号电机,如//63〜112机壳,可以用牌号为ZL102的铝合金伍铸3另外,如果提高铸铁牌号,例如从传统的丨IT150改为HT200,提高了结构件的强度,因而可减少机座壁厚0.5〜3.0mm。
(3)散热肋为平行片结构的机座近年来,_外低压异步电机机座铸造工艺有较大的发展,机座铸件釆用机械化的四合模,用树脂砂造哦或消失模造型,能提高电机的表观质世和浇铸出较高、较薄、较密的散热肋,以增加机座的散热能力,并改善T铸件的生产条件和提高生产效率,因而机座的散热肋结构,由传统的径向辐射分布改为迕、水f分布,以适应铸造工艺的变化。我国20111纪90年代设汁的Y2系列异步电机的机座就采用了这种M式,其实物照片如图1-5所示,机座敗热(片)的儿种分布形式如图1-6所示。水平、垂直平行分布的散热肋有等高片和不等高片两种类型,其中图为等高片,散热肋按上下左右4组对称分布,每片高度相等,外形看起来为双椭圆形。图l-6b为不等高片,散热肋上下左右4组对称分布,散热肋包络在与机座外圆同心的一个同心圆内,外形仍为圆形。图卜6c为不等高片,散热肋七下左右4组对称分布,每组散热肋的片尖以偏心圆弧为包络线,外形看起来似方形。图l-6d为不等高片,散热肋仍按上下左右4组对称分布,散热肋为级差片,即每片高度按一定级差规律排列。Y2系列电机机座散热肋分布选用图的方案,整体示意如图l-6e所示。
考虑铸造工艺和散热效果、造型美观等综合因素,这里以Y2系列电机机座设计为例,介绍散热肋的高度、间距确定的原则和方法。
1)散热肋的基准片卨度约为机座内径的0.065〜0.09倍(表1,3中的心),实际高度与Y系列的散热肋接近,最高片与基准片之比为1.3〜1.7,个别达1.9 (表1-3中的欠2)。
2)片间距为基准片髙度的0.65〜0.80倍(表1-3中的尺3),边缘片的间距适当增加1.0〜5.0mm。因此,Y2系列机座散热肋圆周方向的平均高度为Y系列的1.0〜1.3倍(表1-3中的久4),全系列T均为K173,即在与Y系列机座长度相等时,Y2系列机座的散热面积提高0%〜30%,平均为 17.3%。
表1-3 Y2系列与Y系列异步电动机机座散热肋比较 | (mm) | ||||||||||||||
机座号 | 63 | 71 | 80 | 90 | 100 | 112 | 132 | 160 | 180 | 200 | 225 | 250 | 280 | 315 | 355 |
Y系列片高 | 10.5 | 10 | 13 | 14 | 15.5 | 17 | 19 | 21 | 22.5 | 23 | 25 | 29 | 35.5 | 40 | 44 |
Y2系列基准片高 | 10 | 10 | 12 | 13 | 14 | 15 | 18 | 20 | 22 | 26 | 28 | 32 | 36 | 43 | |
Y2系列最高片高 | 12 | 13 | 21 | 22 | 23 | 26 | 30 | 38 | 39 | 42 | 45 | 47 | 50 | 50 | 63 |
0.09# | 0.08D | 0.07D | 0.0650 | 0.068D | |||||||||||
k2 | 1.2 | 1.3 | 1.75 1.69 | 1.64 1.73 1.67 | 1.9 | 1.77 | 1.75 | 1.73 1.68 | 1.56 1.391.47 | ||||||
Y系列散热片间距 | 11 | 12.6 10.8 11.6 | 11.1 | 12.4 13.8 | 15.8 17.4 18.3 | 30.5 21.0 | 23.2 26.4 27.5 | ||||||||
Y2系列散热片问距 | 9 | 9 | 10 | 10 | 10 | 12 | 14 | 15 | 16 | 17 | 19 | 20 | 22 | 24 | 24 |
0.9 | 0.9 | 0.8 | 0.8 | 0.7 | 0.8 | 0.8 | 0.75 0.75 0.70 | 0.75 0.10 | 0.70 0.700.60 | ||||||
Y2系列平均片高 | 10.2 | 11 | 14 | 15.7 | 15.5 18.4 22.6 | 24.4 27.6 30.5 | 33.2 35.6 | 39.2 40.647.8 | |||||||
0.98 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.0 | 1.1 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.3 | 1.3 | 1.2 | U | 1.0 | 1.7 | |
Y系列片数 | L8 | 18 | 2S | 28 | 33 | 33 | 37 | 43 | 46 | 50 | 51 | 55 | 53 | 30 | 58 |
Y2系列片数 | 丨25 1 | 29 | 29 | 30 | 34 | 34 | 36 | 45 | 48 | 51 | 51 | 51 | 55 | 55 | 57 |
①0为机座内样(mm〉。 表1-4 Y2系列机座与Y系列机座壁厚减少邏 | [ | (r | nm) | ||||||||||||
机座号 | 63 | 7】 | 80 | 90 | 100 | 112 | 132 | J60 | 180 | 200 | 225 | 250 | 280 | 315 | 355 |
Y系列机座外径| | 105 | 120 | 134 | 144 | 169 | 190 | 226 | 278 | 310 | 349 | 392 | 426 | 473 | 550 | 630 |
Y2系列机座外径.HM | 118 | 131 | 143 | 167 | 187 | 224 | 274 | 308 | 347 | 390 | 424 | 471 | 548 | 624 | |
壁¥减少量| | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 0.5 | J.0 | 1.5 | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 3.0 |
由于采用上述设计以及提高铸铁牌号 | (HT200), | Y2系列机座 |
比Y系列机座壁厚均有不同程度的减薄,见表14。
2.端盖
为了减小电机的振动,一般采用浅(扁)端盖结构,并在端盖 内侧增加加强肋的数量和尺寸。对于铸铁端盖,其加强肋的数目, //63〜200可釆用6根,《225~ 250釆用9根,//280〜355则wj采用 12根。铝端盖加强肋的数目可以与铸铁端盖相间,并可参照国外 电机采用网状结构加强肋。端盖的外侧--般不设置散热肋,以简化 铸造工艺。对子铝合金端盖的轴承室,可采用镶嵌铸铁套的结构, 以保证轴承外圈与端盖的配合良好。端盖与机座的紧固方式如前所述。Y系列和Y2系列电机紧固 螺栓的数目和规格见表1-5C
表1_5 | 端盖与机座紧固螺栓 | |||||||||||||
机座中心高/mm | 63 | 71 | 80 | 90 | 100 | 112 | 132 | 160 | 180 | 200-250 | 280 315 | 355 | ||
3 x | 3 x | 3 x | 3 x | 3 x | 3x | 3 x | 4x | 4 x | 4 x | 4 x 4 x | 4 x | |||
Y2系列 | 铸铁机座 | M4 | M5 | M6 | M6 | M6 | M8 | M8 | m | M10 | M12 | M16 M16 | M20 | |
3 x | 3x | 3x | 4 x | 4 x | 4 x | |||||||||
铸铝机座 | M4 | M5 | M6 | m | M6 | M8 | ||||||||
3 x | 3x | 3x | 3x | 3x | 4 x | 4 x | 4 x | 4 x 8 x | 8 x | |||||
Y系列铸铁机座 | ||||||||||||||
M6 | V!6 | M6 | M8 | M8 | M8 | M10 | M12 | M12 M12 | M16 |
为了提高电机运行可靠性和延长用户大修的周期,//180及以 上的电机,可在端盖或轴承盖上设置注油孔和排油孔。
3.轴承及轴承结构
中小型异步电机均采用端盖式轴承结构,传动端与非传动端均 为滚动轴承。对于量大面广的基本系列电机,如Y系列和Y2系列 电机,在选用轴承时,要求工作寿命达lOOOOh。同时考虑到轴承 盖、前后端盖及轴等零件的通用性,对传动端和非传动端的轴承, 采用了相同规格或内径相同的轴承,但这增加了制造成本和轴承噪 声。Y系列和Y2系列电机所选用的轴承牌号,见表1-6。其中,Y 系列全部采用电机专用轴承,IP44 //80〜132采用全封闭密封轴承, //160及以上电机,2极用单列向心球轴承,4、6、8极的传动端为向心短圆柱轴承,非传动端用单列向心球轴承。Y2系列则尽量选 用深沟球轴承,轻窄系列或尺t较小的规格,使电机成本下降,噪声也降低。
表1-6 Y系列和Y2系列异步电动机轴承规格 | |||||||
中心高 | 极数 | Y系列 | (IP23) | Y系列 | (!P44) | Y2系列(【P54) | |
/mm | {2p) | 传动端 | 非传动端 | 传动端 | 非传动端 | 传动端 | 非传动端 |
63 | 2, 4 | 180201 | 180201 | ||||
71 | 2, 4, 6 | 180202 | 180202 | ||||
80 | 2, 4, 6, 8 | 180204Z, | 1802042, | 180204 | 180204 | ||
90 | 2, 4, 6, 8 | 180205Zj | L80205Zi | 180205 | 180205 | ||
100 | 2, 4, 6, 8 | 180206Z, | 1«()206Z, | 180206 | 180206 | ||
112 | 2, 4, 6, 8 | 180306Z, | 180306Z, | 180206 | 180206 | ||
132 | 2, 4, 6, 8 | 180308/^ | 180308/, | 1S0208 | 180208 | ||
2 | 211Z, | 211Z, | 309Z, | 309Z, | 180209 | 180209 | |
lou | 4, 6, 8 | 2311Z, | 311Z, | 2309Z, | 309Z, | 180309 | 180209 |
180 | 2 | 212Zj | 212Z, | 311Z, | 311Zj | 211 | 211 |
4, 6, 8 | 2312Z, | 312Z, | 2311Z, | 311Z, | 311 | 211 | |
200 | 2 | 213Z, | 213Z, | 312Z, | 312Z, | 212 | 212 |
4, 6, 8 | 2313Z, | 313Z, | 2312Z, | 312Z, | 312 | 212 | |
2 | 214Z, | 214Z, | 313Z, | 313Z» | 312 | 312 | |
Zzj | 4, 6, 8 | 2314Z, | 314Z, | 2313Z, | 313Z, | 313 | 312 |
2 | 314Z, | 314Z, | 314Z, | 314Z, | 313 | 313 | |
ZjU | 4, 6, 8 | 2317Z, | 317Z, | 2314Z, | 314Z, | 314 | 313 |
2 | 314Z, | 314Z, | 314^ | 314Z, | 314 | 314 | |
2qU | 4, 6, 8 | 23I8Z, | 318Z, | 2317Z, | 317Z, | 317 | 314 |
315 | 2 | 316Z, | 316Z, | 316Z, | 316Z, | 316 | 316 |
4, 6, 8, 10 | 2319Z, | 319Z, | 2319Z, | 319Z, | 2319 | 319 | |
355 | 2 | 319 | 319 | ||||
4, 6, 8, 10 | 2322 | 322 |
为了减少转子轴向窜动,除小机座号电动机外,均在非轴伸端设有轴承锁紧装置。对于全封闭轴承,因无轴承内盖,故用挡圈轴向卡紧,其余则用轴承内盖卡死轴承外圈。传动端施加预S力是降低电机振动和噪声的有效措施,对延长轴承寿命也有良好效果。Y系列中的H80~ 132机座,以及Y2系列的H63〜280的2极电机,采用波形弹簧片压住轴承外圈;当采用短圆柱轴承时,不需要施加预压力。但是,如果波形弹簧选择不当或质量不佳,也可以引起噪声增大等不良后果。