轉(zhuǎn)軸是電機(jī)的重要零件之一,它支撐各種轉(zhuǎn)動零部件的重量并確定轉(zhuǎn)動零部件對定子的相對位置,更重要的是,轉(zhuǎn)軸還是傳遞轉(zhuǎn)矩、輸出機(jī)械功率(以電動機(jī)為例)的主要零件。
電機(jī)轉(zhuǎn)軸都是階梯軸,按照結(jié)構(gòu)型式,基本上可分為實(shí)心軸、一端帶深孔的軸和有中心通孔的軸三種類型。實(shí)心軸在電機(jī)中用得最普遍,一端帶深孔的軸主要用于集電環(huán)位于端蓋外側(cè)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī),有中心通孔的軸主要用于大型電機(jī)。
對于中小型電機(jī),轉(zhuǎn)軸的材料常用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。對于小功率電機(jī),轉(zhuǎn)軸的材料可用35優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或Q275碳素結(jié)構(gòu)鋼。中小型電機(jī)的轉(zhuǎn)軸選用熱軋圓鋼作為毛坯,其直徑需按轉(zhuǎn)軸的最大直徑加上加工余量進(jìn)行選擇,因此,轉(zhuǎn)軸的切削量是較大的。直徑200mm以上的轉(zhuǎn)軸宜用鍛件。鋼材經(jīng)加熱鍛造后,可使金屬內(nèi)部的纖維組織沿表面均勻分布,從而可得到較高的機(jī)械強(qiáng)度,鍛出階梯形還可減少切削余量,以節(jié)省材料消耗。圖1-9所示為軸和轉(zhuǎn)子的典型結(jié)構(gòu)。
對轉(zhuǎn)軸的加工精度和表面粗糙度的要求都比較高,轉(zhuǎn)軸與其他零件的配合也比較緊密。因此,對轉(zhuǎn)軸的加工技術(shù)要求應(yīng)包括以下幾個方面:
1尺寸精度
兩個軸承檔的直徑是與軸承配合的,通過軸承確定轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔中的徑向位置,軸承檔的直徑一般按照m6精度制造。軸伸檔和鍵槽的尺寸都是重要的安裝尺寸。鐵心檔、集電環(huán)檔或換向器檔是與相應(yīng)部件配合的部位,對電機(jī)的運(yùn)行性能影響較大。以上各檔的直徑精度要求都較高。兩軸承檔軸肩間的尺寸也不能忽視,否則,會影響電機(jī)的軸向間隙,導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動不靈活,甚至裝配困難。
2形狀精度
滾動軸承內(nèi)外圈都是薄壁零件,軸承檔的形狀誤差會造成內(nèi)外圈變形而影響軸的回轉(zhuǎn)精度,并產(chǎn)生噪聲。軸伸檔和鐵心檔的形狀誤差會造成與聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子鐵心的裝配困難。對軸的這些部位都應(yīng)有圓柱度要求,其中尤以軸承檔和軸伸檔的圓柱度要求最高。
3位置精度
軸伸檔外圓對兩端軸承檔公共軸線的徑向圓跳動量過大,將引起振動和噪聲。因此,這個徑向圓跳動量要求較嚴(yán)。鍵槽寬度對軸線的對稱度超差,將使有關(guān)零部件在軸上的固定發(fā)生困難。因此,對這種對稱度的要求也較高。兩端的中心孔是軸加工的定位基準(zhǔn),也應(yīng)有良好的同軸度。
4表面粗糙度
配合面的表面粗糙度值過大,配合面容易磨損,將影響配合的可靠性。非配合面的表面粗糙度值過大,將降低軸的疲勞強(qiáng)度。軸承檔和軸伸檔的圓柱面是軸的關(guān)鍵表面,其表面粗糙度Ra=0.8-1.6um。
轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子的幾何公差,以Y180M-4為例有:
轉(zhuǎn)子外圓對兩端軸承檔公共基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(0.05mm)。
轉(zhuǎn)子軸伸外圓對兩端軸承檔公共基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(0.025mm)。
轉(zhuǎn)軸軸承檔的圓柱度(0.019mm)
軸伸檔圓度(0.008mm)。
鍵槽對稱度(0.035mm)。