中小電機換軸工藝探討

朱惠民　唐軍軍

摘 要：南車戚墅堰機車有限公司——電機電器公司承接內燃機車上的大部分交直流電機修理工作，其中包括一些中小電機，如：啟動發電機、勵磁發電機及空壓機電機等，由于此類電機經過多次大修，在檢修過程中時常發生轉軸尺寸超差、接觸面達不到規程要求、軸頭螺紋不良等缺陷，更換整個轉子成本較高，因此只有更換新的轉軸，本文主要描述了此類電機轉軸更換工藝方案及要求。

關鍵詞：內燃機車；交直流電機；中小電機；換軸

1 引言

近些年，內燃機車各型中小電機轉子轉軸更換率明顯上升，這與機車使用年限有關，大部份電機經過多次大修，轉軸的外形尺寸、接觸面等早已偏離原始尺寸，因此更換轉軸的相關工作迫在眉睫。中小電機與直流牽引電機雖然結構都差不多，但整體尺寸相差太多，在換軸工藝上不能完全互換，同時工裝也無法通用，因此需要重新設計制作相關工裝及編制相關的換軸工藝。

2 工藝分析

以ZQF-80型啟動電機為例，電機轉軸與轉子鐵芯配合為過渡配合（配合間隙：-0.009～0.016），與前后支架配合為過盈配合（前后端過盈量分別：0.07～0.105；0.01～0.035）。轉軸通過矩形鍵進行扭矩的傳遞。正常情況下可以采用冷壓的方式把電機轉軸直接壓出，再將新軸直接壓進轉子。由于修理電機都經過多次真空絕緣浸漆處理，電機轉軸與鐵芯配合面間隙填滿絕緣漆，因此導致轉軸在拆卸時不容易拆出。同時要考慮轉子在換軸時的定位及固定方式，避免轉子偏斜，轉軸軸壓彎的情況發生，因此還需要制作專用工裝。

3 解決措施及工藝方案

3.1 修理電機換向器及線圈已經裝配成一體，所以在壓軸時應避免碰損線圈及換向器，因此必須設計工裝保護轉軸兩端，設計的工裝及安裝后的狀態見圖1。

3.2由于修理電機都經過多次真空絕緣浸漆處理，電機轉軸與鐵芯配合面間隙填滿絕緣漆，如果直接將轉軸與鐵芯進行冷壓分類，容易導致鐵芯內孔拉毛、轉軸壓彎等故障，從而使得轉軸無法拆除，即使拆除轉軸也會因鐵芯內孔拉毛導致整個轉子報廢。由于絕緣漆的性能會隨溫度的變化而改變，在高溫情況下絕緣漆的硬度會降低，因此采用整體對轉子進行加熱的方法。即將轉子放入烘箱進行加熱處理，一般溫度控制在135℃±5℃（加熱溫度不得高于電機絕緣等級允許的最高溫度），待轉子整體溫度達到135℃左右時進行轉軸的拆卸。

3.3 轉軸出烘箱后，必須在短時間內吊運至油壓機工作臺上（換向器端朝上），開啟油壓機，配合專用頂桿將轉軸慢慢壓出。整個壓軸過程應注意保持壓柱、頂桿與軸的豎直相對位置，若三者不在一豎直線上應立即停止，壓軸過程中壓力表不能超過20MPa，壓裝示意圖見圖2。

3.3壓出軸后，檢查轉子內孔無損傷，快速清理去除內孔檔邊上的毛刺、異物等；同時將轉子吊運至橡膠地面上翻身，使換向器端位于下端，再次將轉子吊運至液壓機工作平臺上，并取下傳動端工裝，如圖3所示。

3.4轉軸壓裝準備：在新轉軸上裝好鍵（此工作應在壓軸前完成，避免壓裝時間太長，轉子冷卻后影響壓裝），將轉軸吊運到轉子上方（傳動端朝上），對準卡槽的位置，緩慢下降，使轉軸小端進入轉子內。壓軸前調整好轉子位置，使轉子垂直放置于壓柱的正下方，并在軸頭上方墊一塊銅墊保護軸頭，如圖4所示。

3.5 壓裝：啟動液壓機，使油壓機壓柱緩慢下降，當壓柱與銅板接近時，使用點動控制，應確保轉軸是豎直狀態下壓入轉子中。整個壓入過程中應持續加壓，待轉軸壓裝到位后保壓，注意觀察壓力表不能超過15Mpa，壓裝完成后使用塞尺檢測轉軸檔邊密貼轉子內孔檔邊無間隙。壓入過程中，若壓力表在轉軸未壓入到位時出現異常升高，應立即關閉油壓機排除問題后方可繼續加壓。（一般發生此類問題有以下幾個原因：①轉軸偏斜，非垂直狀態②鍵未安裝到位卡滯在轉軸與內孔之間③內孔清理不干凈，有異物卡滯。）。

3.6轉軸的變形量復測：轉軸壓好后需上車床進行校核，以兩端頂針孔為基準，復核軸承檔位及軸頭的徑向跳動量符合圖紙要求即可，如超出則說明轉軸變形，需重新壓裝換軸。

實施效果：

目前已經按照此工藝方法修復數十個轉軸損壞中小電機轉子，并裝車運行，未發生因轉軸壓裝不當導致的故障。可以推廣應用到其他類似的中小型直流電機的轉軸更換。為公司節約了一定修理成本。

參考文獻

[1]各型機車大檢修規程

[2]各型中小電機轉子檢修技術條件