電機(jī)轉(zhuǎn)子軸軸肩磨損修復(fù)

陳春鋒　何多勝　劉明

摘 要：本文簡(jiǎn)述了電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承位出現(xiàn)磨損時(shí)伴隨著軸承位軸肩磨損的修復(fù)，通過(guò)對(duì)軸肩允許的軸向串量的介紹，對(duì)三種修復(fù)方案的對(duì)比，最終確定激光熔覆修復(fù)方案。

關(guān)鍵詞：軸肩磨損;軸向串量;傳統(tǒng)焊接;激光熔覆;圓弧過(guò)渡

防爆電動(dòng)機(jī)是一種可以在易燃易爆場(chǎng)使用的電機(jī)，作為主要?jiǎng)恿υO(shè)備通常用于驅(qū)動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和其他傳動(dòng)機(jī)械等，應(yīng)用廣泛，常用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學(xué)工業(yè)等行業(yè)。轉(zhuǎn)子作為電動(dòng)機(jī)重要部件之一，也是易損部件，常見(jiàn)損壞主要是轉(zhuǎn)子軸的軸承位磨損造成軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子軸出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，俗稱(chēng)跑套”，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成軸承位的軸肩磨損。

1 軸肩磨損的發(fā)現(xiàn)及尺寸確定

軸肩出現(xiàn)磨損較少見(jiàn)，主要是轉(zhuǎn)子軸“跑套”后關(guān)注點(diǎn)在軸承位軸徑，容易忽略軸肩處磨損，軸肩磨損較均勻，從端面很難注意到，以往電機(jī)轉(zhuǎn)子軸修復(fù)案例中，前期電氣人員在拆卸時(shí)較難發(fā)現(xiàn)軸肩處磨損，后期修復(fù)通過(guò)測(cè)繪，軸肩原始尺寸通過(guò)前一軸肩位置到磨損軸肩根部的長(zhǎng)度尺寸來(lái)確定，因軸承內(nèi)圈端部都是圓弧過(guò)渡，一般不會(huì)磨到軸肩根部位置，測(cè)繪磨損軸肩根部較準(zhǔn)確。

2 軸肩允許的軸向串量

一般軸向磨損在允許范圍內(nèi)可先不修復(fù)，一旦超過(guò)軸向允許串量時(shí)必須修復(fù)。

滾柱軸承允許軸向竄動(dòng)0.5mm;滾珠軸承軸向竄動(dòng)允許值規(guī)定：①軸的直徑30～50mm、軸向串動(dòng)0.12～0.22mm;②直徑50～65mm、串動(dòng)0.15～0.28mm;③直徑65～80mm、串動(dòng)0.20～0.35mm;④直徑80～100、串動(dòng)0.25～0.50;⑤直徑100～120mm、串動(dòng)0.30～0.55mm。

滑動(dòng)軸承軸向竄動(dòng)允許值：①電動(dòng)機(jī)容量：10及以下kW，軸向串量范圍：同一側(cè)0.5mm，向兩側(cè)1.00mm;②電機(jī)10～20kW，同側(cè)0.75mm，向兩側(cè)1.50mm;③電機(jī)20～ 70kW：同側(cè)1.00mm，兩側(cè)2.00mm;④75～125kW：同側(cè)1.50mm，兩側(cè)3.00mm;④125kW以上：同側(cè)2.00mm，兩側(cè)4.00mm。并且電機(jī)軸徑大于200mm，不得超過(guò)軸徑直徑2%。

3 軸肩修復(fù)方案的選擇

3.1 定位環(huán)修復(fù)方案

最初考慮在磨損位置加定位環(huán)的思路，將送件軸徑修復(fù)并將軸肩根部進(jìn)行車(chē)削與軸徑垂直，再測(cè)量到前一臺(tái)階的尺寸變化確定定位環(huán)厚度，環(huán)內(nèi)外徑根據(jù)軸承位軸徑（間隙0.2mm配合）及軸承內(nèi)圈大徑（小0.5mm）定，但考慮裝配時(shí)定位環(huán)壓不緊會(huì)造成定位環(huán)與軸肩及軸承內(nèi)圈均出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成新的軸肩磨損，該方案被否定。

3.2 傳統(tǒng)焊接修復(fù)方案

采用傳統(tǒng)焊接堆焊軸徑是以往電機(jī)轉(zhuǎn)子軸修復(fù)最常用手段，現(xiàn)仍在采用。傳統(tǒng)焊接方式一般有藥皮焊條及氣體保護(hù)電弧焊，兩種焊接方式的焊接焊接熱量大，局部高溫1400℃左右，熱影響區(qū)大，轉(zhuǎn)子易從焊接點(diǎn)彎曲變形，修復(fù)要從磨損點(diǎn)往后（如圖1位置）均需堆焊進(jìn)一步精加工，工作量大，電機(jī)轉(zhuǎn)子軸一般采用45#材質(zhì)，焊接前需預(yù)熱，焊后熱處理，焊接容易造成應(yīng)力殘留、產(chǎn)生變形。

3.3激光熔覆修復(fù)方案

激光熔覆技術(shù)是1970年代隨大功率激光器發(fā)展興起的一種新的表面改性技術(shù)，在激光束作用下將合金或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱熔化，光束移開(kāi)后自行冷卻形成稀釋率極低，與基體材料呈冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等一種表面強(qiáng)化方法。應(yīng)用特點(diǎn)：①激光熔覆應(yīng)力小。激光熔覆技術(shù)單層熔覆層薄、熱影響區(qū)小，控制在0～0.02mm;②熔覆層質(zhì)量高。激光束是激光發(fā)生器產(chǎn)生并通過(guò)外光路傳輸?shù)搅慵砻妫芰考星也▌?dòng)很小，熔覆層質(zhì)量易控;③柔性精密加工。激光發(fā)生器+激光傳輸系統(tǒng)+機(jī)器人或數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)激光束掃描路徑精確控制，配合同步送粉，獲得精密激光熔覆效果。電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承位軸肩磨損后先對(duì)磨損位置進(jìn)行車(chē)床裝夾找正粗車(chē)見(jiàn)光，再選合適硬度焊粉激光熔覆堆焊修復(fù)位置，最后車(chē)床裝夾找正精車(chē)至圖示尺寸即可。

3.4 軸肩修復(fù)方案確定及修復(fù)時(shí)注意事項(xiàng)

對(duì)比可知，激光熔覆是軸類(lèi)修復(fù)最佳選擇，電機(jī)轉(zhuǎn)子軸軸肩磨損后可采取的修復(fù)方案。修復(fù)要注意：①軸肩處上下兩軸徑存在一定直角落差，激光熔覆容易在根部形成應(yīng)力集中（激光熔覆熱量小，但熔覆瞬間溫高1000℃以上），另直角位置激光熔覆會(huì)出現(xiàn)夾層，容易熔覆缺陷;采取將原軸肩位置車(chē)成斜倒角，使兩個(gè)軸徑斜坡過(guò)渡過(guò)去，過(guò)渡位置均采用圓角過(guò)渡，減小應(yīng)力及避免熔覆缺陷產(chǎn)生，達(dá)到理想堆焊效果;②熔覆前粗車(chē)必須找正后進(jìn)行，激光熔覆的熔覆層厚度有限，在粗車(chē)時(shí)車(chē)削的是偏心的，熔覆后軸徑也存在偏心，精車(chē)時(shí)可能部分位置車(chē)削不上，需進(jìn)一步熔覆堆焊。

4 修復(fù)后的最終結(jié)果

對(duì)軸肩出現(xiàn)磨損的轉(zhuǎn)子軸經(jīng)激光熔覆方案修復(fù)后，經(jīng)電氣車(chē)間對(duì)轉(zhuǎn)子恢復(fù)安裝過(guò)程中，未有不合適現(xiàn)象，說(shuō)明軸肩尺寸測(cè)繪無(wú)誤，電機(jī)回裝后一直使用良好，未發(fā)生斷軸及新問(wèn)題，說(shuō)明上面修復(fù)方案可行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李亞江，李嘉寧.激光焊接/切割/熔覆技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012（7）.

作者簡(jiǎn)介：

陳春鋒（1982- ），男，漢族，湖北宜城人，2005年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，技術(shù)高級(jí)工程師，主要從事石化設(shè)備配件測(cè)繪制造及修復(fù)工作。