转轴是电机产品的重要组成部分。在实际生产、加工和测试过程中,不时会出现转轴设计或加工不合理而引起的振动问题。从设计和制造的角度来看,轴径突变是禁忌,尽量避免软轴。
刚性轴和柔性轴的区别是工作速度和临界速度的比较。工作速度低于临界速度的轴为刚性轴,工作速度高于临界速度的轴为柔性轴或柔性轴。
换句话说,我们可以这样理解:任何工作速度低于临界速度的轴都可以称为刚性轴,也就是说,轴在运行过程中发生偏转的可能性极小,刚性轴的特点是转子重量轻,轴短而粗。任何工作速度高于临界速度的轴都称为柔性轴,在工作过程中可能会弯曲。软轴的特点是转子重量比较大,轴又细又长。
在轴和转子的转动和平衡过程中,可以发现一些轴或转子转动非常不平稳,不利于整机的运行质量控制。因此,在设计和制造阶段应特别注意类似的问题。
转轴是电机中重要的部件之一。由于损伤多为疲劳,对一般电机轴材料的要求是:足够高的强度,对应力集中的敏感性低,良好的可加工性。除了由普通碳钢Q235A、Q255A或Q275制成的不重要且受力较轻的轴外,它们通常由45号优质碳钢制成,必要时应进行淬火和回火。
直径小于10 cm左右时,常采用圆钢作为毛坯;10厘米或以上,采用锻造阶梯轴毛坯。承受冲击载荷的大型电机和电机轴,由于其重要性的增加,对材料的要求也更高,大部分采用合金钢锻件。
近年来,电渣焊技术在电机行业得到了广泛的应用。超大直径(甚至不是很大直径)的轴往往是由多节组成的焊接空心轴,以减轻重量,节省大锻件,降低成本。
在运行过程中,转轴的应力形式因电机和传动机构的类型而异。通常在直接驱动的立式电机(如水轮发电机)中,转轴承受转子重量(有时是水推力)引起的拉应力、扭矩引起的剪应力和单边磁拉力引起的弯曲应力;在传递扭矩的卧式电机中,转轴承受转子重量引起的弯曲应力、作用在轴伸上的单向磁拉力和外力(如皮带拉力)以及扭矩引起的剪应力。
(1)要有足够的实力。即在正常负载和规定的特殊情况下(如突然短路等。),旋转轴的任何部分都不会出现残余变形或损坏。
(2)有足够的刚性。即转轴的挠度必须在允许范围内。
(3)临界速度与工作速度应有足够的差异,避免共振。
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