电机风扇损坏原因分析及改进措施

关于电机风扇损坏原因分析及改进措施

一、原风扇主要尺寸

1.1前盘（进风侧）外径ф1135mm

1.2后盘（出风侧）外径ф1120mm

1.3叶片进口宽度160mm

1.4叶片出口宽度105mm

1.5叶片数15片

1.6转速993转/分

1.7前盘内径ф780mm

1.8后盘内径ф560mm

1.9挡圈长度95mm

1.10后盘厚度3mm

1.11前盘、挡圈、叶片厚度多是3mm

1.12材质是A3钢板

二、原风扇主要参数计算

2.1出风口总载面积

A F2=0.3622m2

2.2进风口总载面积

A F1=0.3808m2

AF2 AF1=0.3622

0.3808=0.95 ＜1 合理

2.3最大风量

Q Fmax=0.42u2（0.92пD F2×b2）m3/s

D F2=ф1.11m

b 2=0.105m

u 2=2пR 99360 =57.68m/s

∴Q Fmax =8.16m 3/s

2.4风压

H F =r g ηh （u 2C 2u -u 1C 1u ）mmH2O

r=——空气比重kgf/m 3

g=——重力加速度9.81m/s 2

u 1——风扇进风口处沿圆周的切线速度m/s

ηh ——叶片的气体动力效率（离心风机的垂直叶片取0.6） H F =23.38 mmH2O

三、 原有风扇强度核算

3.1叶片

单叶片的重量0.542kg

叶片在额定转速时的离心力135.465kg

远小于A3钢的许用应力

3.2前盘

前盘在额定转速时的离心力2980kg

前盘在平均直径处的截面积90.4cm2

单位截面积所承受的力远小于A3钢的许用应力。

3.3后盘

后盘在额定转速时的离心力5620kg

后盘在平均直径处的截面积150.5vcm

单位截面积所承受的力远小于A3钢的许用应力。

3.4进风挡圈

挡圈在额定转速时的离心力912.6kg

挡圈的截面积2.85cm2

单位截面积所承受的应力也远小于A3钢的许用应力。

四、损坏原因分析

经计算原风扇的前盘、叶片、后盘和挡圈的强度多能满足额定转速下安全运行的要求。那么损坏的原因是什么？

4.1挡圈断口的特征：

它不是因材质强度不够而拉断的截面，而是呈剥离状，即一侧外表面正常而内表层被剥离，另一侧外表面呈被剥离，而内表面正常。如图所示：

4.2前盘断口的特征：

前盘断口明显的是由内径与挡圈焊接处开始，径向而外的撕裂，断口也呈剥离状。

撕裂的起始点在哪里？

第一种可能撕裂点在挡圈对口处，因为这处是对口焊，是焊接产生的热影响区，强度下降。

第二种可能在挡圈内侧与前盘的对口焊接处，因为这处也是焊接产生的热影响区，材质强度下降。而运转中挡圈所产生的离心力对焊口来讲相当于“悬臂”的支点，是受力的最大处。挡圈愈长支点受力也愈大。如图所示：

4.3另外运转中挡圈因受气流产生的低频震动的交变应力，也在焊接处受力最大。

从上分析撕裂的起始点产生在挡圈与前盘对口焊接处的某一个薄弱处开始，产生裂纹的可能性大，并逐步延伸轴向撕断挡圈，当挡圈撕断后巨大的离心力将断裂的挡圈与旋转方向相反的焊接口迅速撕裂并殃及前盘撕裂，损坏的挡圈打坏定子绕组的端部线圈绝缘造成烧坏电机的事故。（前盘断口也呈剥离状撕裂）。

因此即使把前盘、叶片和后盘及挡圈的材质多改用16Mn也不能幸免长期运转而不损坏，因为损坏的原因不是材质选用有问题。

4.4结论

在风扇的结构计算中挡圈的目的是使风扇的进口处各部风量：

1、定子铁芯背部的通风。

2、定转子气隙间的通风。

3、定子绕组端部的通风。

多能适当兼顾分配。

但忽略了运行中产生的离心力及气流产生的交变应力和工艺（焊接）相互影响致使关键结合部强度降低的严重后果。

在实践中可以看到大型的送风机、吸风机、等它们的进风口是模压成型的，带有进风挡圈（喇叭状口）的强度极高的整体的风机前盘如图。

因此在重量大和极高的线速度下运行安全无事。

而不是采用简单的用钢板弯圈成型同时轴向长度较大的焊接在前盘上的简陋工艺。

五、改进措施

风扇按下图尺寸加工

材料：A3 热轧板

叶片片数：15片

叶片与前后盘铆接