转子磁轭叠装问题的
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第6期
机电技术
85
转子磁轭叠装问题的探讨
应恒晶
(福建南电股份有限公司,福建 南平 353001) 摘 要:对水轮发电机转子磁轭叠装中的扇形片堆积的定位方式､拉紧螺杆的预紧力､参考力矩和伸长量计算､工序内
容的安排等问题进行探讨。 关键词:水轮发电机;转子磁轭;叠装 中图分类号:TM312 TM303 文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2012)06-085-03
3 拉紧螺杆的预紧力､ 叠装中至关重要的 工艺参数。正确选择和计算预紧力是关系到叠装 后的磁轭能否达到有足够的整体性和密实性要求 的关键。本文提出计算预紧力的方法:在磁轭压紧 的情况下,扇形片承受的单位压力 F0 在 3~6 MPa 之间,并且拉紧螺杆的拉应力不超过许用应力。 扇形片片间单位压力: K (1) F0 b l
以往,磁轭扇形片堆积多采用销钉定位。扇形 片每极布置一个销孔,销钉一般有两种长度。在叠 片过程中 , 两种定位销钉在相邻两极的放置位置 如图 2 所示。
图2
两种定位销钉在磁轭相邻两极的放置位置
1.长定位销钉;2.短定位销钉;3.扇形片; 4.下压板;5.上压板;6.通风槽片
图1
SF80-22/6000 水轮发电机转子磁轭
磁轭铁心叠装根据工序内容不同可分为 5 个 阶段:1) 零件清洗､检查和整理;2) 主轴(转子支架) 竖立 ､下压板就位找正 ､ 磁轭键安放 ;3) 扇形片堆 积和铁心分段压紧;4) 磁轭铣孔､ 紧固､ 修外缘平 面;5) 磁轭打键､焊接上､下压板接缝､装制动环。
2
磁轭扇形片堆积的定位方式
1 转子磁轭的结构及其叠装工艺简介
SF80-22/6000 水轮发电机转子磁轭如图 1 所 示。磁轭扇形片利用交错的叠片方式,每两片为一 层,层与层间相错一个极距值,循环叠装成磁轭铁 心。 整个铁心由 8 个铁心段组成,段间有通风槽片, 以形成风沟。在磁轭的上､下端装有压板,用拉紧 螺杆将其固紧。磁轭通过磁轭键､卡键､和锁锭板 楔紧在转子支架上。转子支架和转轴连成一体。 磁轭下端装有制动环,磁轭外缘有 T 尾槽用以固定 磁极。
K f Lf
SF80-22/6000 水轮发电机转子磁轭扇形片一 周面积 6.5528 m2,有 220 根 M36 拉紧螺杆,螺杆材 料 15CrMn,[σlg]=437 MPa。选择扇形片片间单位 压力 F0=6 MPa,算得拉紧螺杆的预紧力 Fg: Fg =
6 6.5528 10 3 =179 kN 220
1.拉紧螺杆;2.上压板;3.卡键;4.扇形片;5.通风槽片;6.磁轭键; 7.锁锭板;8.下压板;9.制动环;10.主轴;11.转子支架
扇形片堆积时,沿磁轭径向以销钉定位,周向以 磁轭键定位。销钉与扇形片孔间隙 0.2 mm,而拉紧 螺杆与扇形片孔间隙 0.3 mm,所以用销钉定位精度 高于用拉紧螺杆定位。 并且销钉在堆积过程中是逐 节加长的,叠片时不需把扇形片抬得太高,可减轻堆 积劳动强度。 但是由于所有销钉的轴线在空间近似 于平行轴系且销钉没有牢固固定,随着磁轭的堆高, 扇形片有往外逐渐扩散和铁心轴线逐渐偏斜的趋 向,需要有经验的技工用硬木锤或铜锤经常打靠予 以纠正,并且须防止销钉被卡住等。 由于上述不足 ,对定位方式作了修改: 扇形片 径向用拉紧螺杆定位,周向仍以磁轭键定位,增加 一个定位元件——支臂外圆。要求扇形片对边与 支臂外圆按 H9/f8 配合制造。这样,在扇形片堆积
50 mm,两端对应的螺纹分别为 M30､M36､M42､ M48。拉紧螺杆的规格､最小截面积､许用应力如 表 1 所示。
表1
螺杆 规格 M30 M36 M42 M48
拉紧螺杆规格､最小截面积和许用应力
螺纹小径截面积 /mm2 539.58 787.35 1082.17 1423.72 167 263 370 437 许用应力/MPa 15 钢 45 钢 15MnV 15CrMn
SF80-22/6000 水轮发电机额定功率 80 MW, 额定电压 10.5 kV,是福建南电股份有限公司制造 的单机容量最大的水轮发电机。该电机的转子磁 轭叠装是一道工艺复杂､工期较长的工序,也是转 子组装中的关键工序。本文就磁轭叠装中经常遇 到的,而工艺文件中较少深究的几个问题(扇形片 堆积的定位方式､拉紧螺杆的预紧力､参考力矩和 伸长量计算､工序内容的安排等)进行探讨。
179 ×103 =227.34 MPa 787.35
拉紧螺杆在螺纹小径截面的拉应力:
σlgmin=
式中:F0——扇形片间单位压力,Mpa; Kb——磁轭宽度的利用系数; Kf——由试验得出的片间摩擦系数; δ——扇形片厚度,mm; Lf—— 相 邻 两 层 扇 形 片 的 最 小 搭 接 面 长 度,mm; σl——飞逸转速时扇形片的拉应力,MPa。 Fe F j (2) l 10 -3 2nt bmin 式中:β——应力增大系数; Fe——磁轭离心力,kN; Fj——磁极的离心力,kN; nt——扇形片总层数; bmin——扇形片最小径向宽度,mm。 由式(1)､式(2)可见:磁轭离心力 Fe 和磁极离 心力 Fj 越大,扇形片总层数 nt 越少,相邻两层扇形 片的最小搭接面长度 Lf 越短,扇形片承受的单位 压力 F0 就应该取较大值。 拉紧螺杆的许用拉应力一般取: (3) [σlg]≤0.74σs 式(3)中:σs——拉紧螺杆材料的屈服点,MPa。 拉紧螺杆常用 15 号､45 号､15MnV 和 15CrMn 等冷拉圆钢制成,其直径有 33 mm､38 mm､44 mm､
作者简介:应恒晶(1980-),男,助理工程师,从事工艺､工装设计工作｡
86
机电技术
2012 年 12 月
时 , 只要用硬木锤或铜锤敲打扇形片边缘使其内 侧与支臂外圆靠紧 , 即可获得较好柱度和同轴度 的磁轭铁心。随着制造技术的进步,现在的扇形片 多采用激光切割 , 螺杆孔的位置精度比用冲裁的 (特别是分极冲裁的)有较大提高,定位用的拉紧螺 杆在堆积过程中不会被卡住 , 也可以采取螺杆随 着磁轭的堆高而逐渐往上移的方法,叠片很方便。 用作定位的拉紧螺杆一般要占螺杆总数的 20%~25%,均布在整个磁轭的圆周上,每张冲片上 螺杆数不应少于 3 根。
机电技术
85
转子磁轭叠装问题的探讨
应恒晶
(福建南电股份有限公司,福建 南平 353001) 摘 要:对水轮发电机转子磁轭叠装中的扇形片堆积的定位方式､拉紧螺杆的预紧力､参考力矩和伸长量计算､工序内
容的安排等问题进行探讨。 关键词:水轮发电机;转子磁轭;叠装 中图分类号:TM312 TM303 文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2012)06-085-03
3 拉紧螺杆的预紧力､ 叠装中至关重要的 工艺参数。正确选择和计算预紧力是关系到叠装 后的磁轭能否达到有足够的整体性和密实性要求 的关键。本文提出计算预紧力的方法:在磁轭压紧 的情况下,扇形片承受的单位压力 F0 在 3~6 MPa 之间,并且拉紧螺杆的拉应力不超过许用应力。 扇形片片间单位压力: K (1) F0 b l
以往,磁轭扇形片堆积多采用销钉定位。扇形 片每极布置一个销孔,销钉一般有两种长度。在叠 片过程中 , 两种定位销钉在相邻两极的放置位置 如图 2 所示。
图2
两种定位销钉在磁轭相邻两极的放置位置
1.长定位销钉;2.短定位销钉;3.扇形片; 4.下压板;5.上压板;6.通风槽片
图1
SF80-22/6000 水轮发电机转子磁轭
磁轭铁心叠装根据工序内容不同可分为 5 个 阶段:1) 零件清洗､检查和整理;2) 主轴(转子支架) 竖立 ､下压板就位找正 ､ 磁轭键安放 ;3) 扇形片堆 积和铁心分段压紧;4) 磁轭铣孔､ 紧固､ 修外缘平 面;5) 磁轭打键､焊接上､下压板接缝､装制动环。
2
磁轭扇形片堆积的定位方式
1 转子磁轭的结构及其叠装工艺简介
SF80-22/6000 水轮发电机转子磁轭如图 1 所 示。磁轭扇形片利用交错的叠片方式,每两片为一 层,层与层间相错一个极距值,循环叠装成磁轭铁 心。 整个铁心由 8 个铁心段组成,段间有通风槽片, 以形成风沟。在磁轭的上､下端装有压板,用拉紧 螺杆将其固紧。磁轭通过磁轭键､卡键､和锁锭板 楔紧在转子支架上。转子支架和转轴连成一体。 磁轭下端装有制动环,磁轭外缘有 T 尾槽用以固定 磁极。
K f Lf
SF80-22/6000 水轮发电机转子磁轭扇形片一 周面积 6.5528 m2,有 220 根 M36 拉紧螺杆,螺杆材 料 15CrMn,[σlg]=437 MPa。选择扇形片片间单位 压力 F0=6 MPa,算得拉紧螺杆的预紧力 Fg: Fg =
6 6.5528 10 3 =179 kN 220
1.拉紧螺杆;2.上压板;3.卡键;4.扇形片;5.通风槽片;6.磁轭键; 7.锁锭板;8.下压板;9.制动环;10.主轴;11.转子支架
扇形片堆积时,沿磁轭径向以销钉定位,周向以 磁轭键定位。销钉与扇形片孔间隙 0.2 mm,而拉紧 螺杆与扇形片孔间隙 0.3 mm,所以用销钉定位精度 高于用拉紧螺杆定位。 并且销钉在堆积过程中是逐 节加长的,叠片时不需把扇形片抬得太高,可减轻堆 积劳动强度。 但是由于所有销钉的轴线在空间近似 于平行轴系且销钉没有牢固固定,随着磁轭的堆高, 扇形片有往外逐渐扩散和铁心轴线逐渐偏斜的趋 向,需要有经验的技工用硬木锤或铜锤经常打靠予 以纠正,并且须防止销钉被卡住等。 由于上述不足 ,对定位方式作了修改: 扇形片 径向用拉紧螺杆定位,周向仍以磁轭键定位,增加 一个定位元件——支臂外圆。要求扇形片对边与 支臂外圆按 H9/f8 配合制造。这样,在扇形片堆积
50 mm,两端对应的螺纹分别为 M30､M36､M42､ M48。拉紧螺杆的规格､最小截面积､许用应力如 表 1 所示。
表1
螺杆 规格 M30 M36 M42 M48
拉紧螺杆规格､最小截面积和许用应力
螺纹小径截面积 /mm2 539.58 787.35 1082.17 1423.72 167 263 370 437 许用应力/MPa 15 钢 45 钢 15MnV 15CrMn
SF80-22/6000 水轮发电机额定功率 80 MW, 额定电压 10.5 kV,是福建南电股份有限公司制造 的单机容量最大的水轮发电机。该电机的转子磁 轭叠装是一道工艺复杂､工期较长的工序,也是转 子组装中的关键工序。本文就磁轭叠装中经常遇 到的,而工艺文件中较少深究的几个问题(扇形片 堆积的定位方式､拉紧螺杆的预紧力､参考力矩和 伸长量计算､工序内容的安排等)进行探讨。
179 ×103 =227.34 MPa 787.35
拉紧螺杆在螺纹小径截面的拉应力:
σlgmin=
式中:F0——扇形片间单位压力,Mpa; Kb——磁轭宽度的利用系数; Kf——由试验得出的片间摩擦系数; δ——扇形片厚度,mm; Lf—— 相 邻 两 层 扇 形 片 的 最 小 搭 接 面 长 度,mm; σl——飞逸转速时扇形片的拉应力,MPa。 Fe F j (2) l 10 -3 2nt bmin 式中:β——应力增大系数; Fe——磁轭离心力,kN; Fj——磁极的离心力,kN; nt——扇形片总层数; bmin——扇形片最小径向宽度,mm。 由式(1)､式(2)可见:磁轭离心力 Fe 和磁极离 心力 Fj 越大,扇形片总层数 nt 越少,相邻两层扇形 片的最小搭接面长度 Lf 越短,扇形片承受的单位 压力 F0 就应该取较大值。 拉紧螺杆的许用拉应力一般取: (3) [σlg]≤0.74σs 式(3)中:σs——拉紧螺杆材料的屈服点,MPa。 拉紧螺杆常用 15 号､45 号､15MnV 和 15CrMn 等冷拉圆钢制成,其直径有 33 mm､38 mm､44 mm､
作者简介:应恒晶(1980-),男,助理工程师,从事工艺､工装设计工作｡
86
机电技术
2012 年 12 月
时 , 只要用硬木锤或铜锤敲打扇形片边缘使其内 侧与支臂外圆靠紧 , 即可获得较好柱度和同轴度 的磁轭铁心。随着制造技术的进步,现在的扇形片 多采用激光切割 , 螺杆孔的位置精度比用冲裁的 (特别是分极冲裁的)有较大提高,定位用的拉紧螺 杆在堆积过程中不会被卡住 , 也可以采取螺杆随 着磁轭的堆高而逐渐往上移的方法,叠片很方便。 用作定位的拉紧螺杆一般要占螺杆总数的 20%~25%,均布在整个磁轭的圆周上,每张冲片上 螺杆数不应少于 3 根。