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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,

blob.png

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。

blob.png


(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。

blob.png

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1.31.7,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。


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