電機機座振動時效與退火時效工藝對電機整體振動的影響

趙澤湘 譚薪興

摘 要：近年來，振動時效消除殘余應力的方法被廣泛應用，為研究振動時效與退火時效工藝應用在電機焊接機座上對機座加工精度整機振動數據的影響，在盡量保持實驗條件一致的情況下，分別做了兩個實驗。首先對振動時效與退火時效工藝在加工精度上的穩定性做了對比實驗，然后對裝配完成的整機電機兩端軸承進行振速和振幅實驗，兩者實驗結果參數優于合格數據一個數量級。兩個實驗結果表明，退火時效工藝略優于振動時效工藝，但優勢不是很明顯。

關鍵詞：振動時效;退火時效;電機整體振動

0??? 引言

在電機正常工作時，對于各個零部件的精密程度要求很高，假如某一個零件精度出現較大的誤差，將會給儀器造成不可想象的后果，因此需要對電機機座進行精密加工，保證精度，對機座進行時效處理可以消除機座內的應力[1]。

消除焊接件應力的方法，目前主要有自然時效、熱處理時效和振動時效3種[2]。

（1）自然時效是將工件放置在自然狀態下半年以上以達到自然消除焊接應力的方法。該方法周期比較長，不適應現代生產的節奏，故應用越來越少。

（2）熱處理時效是將工件加熱至170～200 ℃，保溫2～3 h，然后冷卻至常溫以達到消除內應力的方法[3]。該方法時間較短，能源消耗較多，成本相對比較高。

（3）振動時效是將工件在其固有頻率下進行數分鐘至數十分鐘的振動處理[4-6]，消除殘余應力，使尺寸精度獲得穩定的一種方法[7]。振動時效由于其耗能少、生產周期短、加工地點靈活、生產成本低、無環境污染等優點，在國內外得到了廣泛應用[8-10]，近年來發展十分迅速。

1??? 實驗原理

為盡量消除電機個體上的差別對數據的影響，根據各工號的進度情況，選取了三個工號的電機，每個工號下兩臺相同的電機共六臺作為研究對象。每個工號下的兩臺電機，一臺做振動時效工藝，另一臺做退火時效工藝，共三組。組數設為1、2、3，振動時效工藝的設為A，退火時效工藝的設為B，具體模型的建立如表1所示。根據表1的代號在機座上分別做出相應標志。

2??? 數據統計

2.1??? 加工精度穩定性

對于加工精度穩定性的數據比對，首先對各研究對象精加工完后的軸伸端和非軸伸端機座內圓尺寸進行測量，然后等各研究對象的定子套入機座后再分別對這兩個點的尺寸進行測量，最后對該組數據進行比對。這里將精加工完成后的尺寸作為一個原始的基準尺寸，數軸上設為零，套入定子后的測量尺寸與原尺寸差的絕對值作為一個變動值，在數軸上以Y向來表示，單位為毫米。統計數據如圖1所示。

2.2??? 整機振動

整個電機裝配完成后做振動測試，振動數據分別從6個位置進行測量，包括兩端軸、兩端軸承和兩側機座的振速和振幅。這里主要對兩端軸承的振動數據做統計和分析。振幅統計圖如圖2所示，振速統計圖如圖3所示。

3??? 數據分析

從圖1（a）和（b）的比對圖中可以看出，退火時效工藝在加工精度的穩定性方面整體略優于振動時效工藝，但優勢不是很明顯，從研究對象來看，退火時效工藝與振動時效工藝最大形變量差值為0.04 mm。

從圖2、圖3的統計圖中可以看出，在整機的振動數據中，退火時效工藝同樣略優于振動時效工藝。依據電機振動測試的合格數值，振幅小于0.037 mm，振速小于2.3 mm/s為合格，而本文的研究對象不管是振幅還是振速都遠優于合格要求，且優于合格數據一個數量級。

4??? 結語

此次研究工作主要對退火時效工藝和振動時效工藝應用在電機焊接機座上對機座加工精度和整機振動數據的影響做了統計分析。從研究方案方面來看，盡量保持了影響電機振動測試數據其余變量的同一性，而僅僅保留在機座上應用退火時效工藝和振動時效工藝這一個變量，分析結果具有真實可靠性，但并不排除一些不可控因素對統計數據的影響。從分析結果來看，退火時效工藝略優于振動時效工藝，但優勢不是很明顯，而振動時效工藝成本和能耗只有退火時效工藝的10%。從相關文獻得知，當工件質量超過20 t時，退火時效工藝比振動時效工藝有更優秀的表現，這一點還有待驗證。

[參考文獻]

[1] 宿亞樓.中小型電機機座加工工藝研究[J].科技創業家，2014（3）：89.

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[9] 莊志偉.振動時效工藝在空氣預熱器產品制造中的應用[J].鍋爐技術，2016，47（2）：68-72.

[10] YONG G.Study of Aging Technology in Aeronautical Aluminum Alloy Plate Vibration Base on Finite Element Numerical Simulation[J].Applied Mechanics and Materials，2014，644：85-89.

收稿日期：2021-07-26

作者簡介：趙澤湘（1984—），男，湖南衡陽人，工程師，研究方向：機械設計、電機設計。