电机铸铁机座断裂焊接维修之WE777铸铁焊条冷焊运用

李楠

[摘 要]在本文之中，主要是针对了紧凑型高压隔爆电机薄壁铸铁机座制造工艺进行了相应的分析研究，并且在这个基础上提出了下文中的内容，希望能够给与同行业进行工作的人员提供出一定价值的参考。

[关键词]紧凑型；高压隔爆电机；铸铁机座；制造工艺

中图分类号：TM305 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0033-01

1 导言

紧凑型高压隔爆型三相异步电动机具有效率高、温升裕度大、噪声低、振动小、防护等级高、防爆结构先进、安全可靠性高、使用维护方便等优点，且结构紧凑、重量轻，是适用于煤炭、石油、化工等行业的新一代动力设备。

2 问题描述

采用常规的制造工艺，此类薄壁球墨铸铁机座（结构如图1所示）加工完成后止口变形严重，且各部位变形量不一致，最大的变形量达到1 mm以上。无法满足新防爆标准中隔爆型防爆外壳要求。

3 高压防爆电机特点

它采用隔爆外壳把可能产生火花、电弧和危险温度的电气部分与周围的爆炸性气体混合物隔开。但是，这种外壳并非是密封的，周围的爆炸性气体混合物可以通过外壳的各部分接合面间隙进入电机内部。当与外壳内的火花、电弧、危险高温等引燃源接触时就可能发生爆炸，这时电机的隔爆外壳不仅不会损坏或变形，而且爆炸火焰或炽热气体通过接合面间隙传出时，也不能引燃周围的爆炸性气体混合物。

我国当前广泛应用的低压隔爆型电机产品的基本系列是YB系列隔爆型三相异步电机，它是Y系列（IP44）三相异步电机的派生产品。防爆性能符合GB3836.1—83《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》和GB3836.2—83《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”，》的规定；电机功率范围为O.55—200kW，相对应的机座号范围是机座中心高为80—315nun；防爆标志为dI、dIIAT4、dIIBT4，分别适用于煤矿井下固定式设备或工厂IIA、IIB级，温度组别为T1—T4组的可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的场所；主体外壳防护等级为IP44，也可制成IP%4，接线盒防护等级为IP54；额定频率为50Hz，额定电压为380、1660、1140、380/660、660/140V；电机绝缘等级为F级，但按B级考核定子绕组的温升，具有较大的温升裕度。

4 主要解决措施

4.1 制定合理铸件毛坯退火工艺方案

一是制定二次退火工艺方案。首先查阅相关专业书籍、论文资料，并与相关行业专家进行技术交流，对球墨铸铁退火热处理工艺进行了深入研究。随后对球墨铸铁铸造成型及金加工过程产生的应力情况进行了分析，一方面优化铸造毛坯退火工艺，消除铸造应力；另一方面，增加二次退火工艺，即在机座粗加工后再进行一次退火来消除粗加工时产生的残余应力。经过二次退火工艺，基本消除应力对机座变形的影响。二是机座退火在大型罩式炉进行，二次退火时加热温度及保温时间适当低些。

4.2 设计专用工装

一是常规装夹工艺分析。常规立车加工装夹时，一般用4个压杆在机座三分之一高度处合适部位（或点焊的工艺板）压紧，机座圆周方向压紧力分布相对较随意，不一定均布；另外由于机座圆周方向各部位结构不一致，导致各处压紧力不一致。这种压紧方式对刚度较好的机座有较好的适用性，工装简单、操作方便。但对于整体刚度较差、且各方向刚度不一致的机座，此种装夹方案则不能保证加工精度要求。

二是改进结构的装夹方案。经对此类薄壁球墨铸铁机座结构进行分析，设计出如图2所示的装夹方案。

首先定位方案：机座定位支撑采用整体铸铁消耗车胎，该车胎下部为与立车大盘配合的止口，使用时放于立车大盘后自动定心，然后根据机座止口实测尺寸及坐胎间隙要求自车出与机座配合的止口及端面。车胎的止口及端面定位限制了机座除绕立车大盘中心回转自由度外的其他全部自由度，属于“不完全定位”，可以满足定位及加工需要。此种结构定位精度高、支撑可靠，使用方便；且车胎止口可根据机座止口尺寸在一定范围内变化，通用性较强。其次夹紧方案：机座夹紧采用整体压板、均布拉杆及锁紧螺母的手动夹紧结构，压板直接压紧在机座止口端面，通过拉杆将机座直接压紧于支撑定位车胎上。此种结构使用时稍微麻烦，但优点明显：一是夹紧力的作用方向垂直于主要定位支撑基准面，夹紧可靠；二是夹紧力通过整体压板均匀的作用在机座上端止口整个圆周，机座整体受力均匀；三是夹紧力作用点距加工面较近，切削力对夹紧点的力矩小，可有效减轻工件振动。

5 机座结构改进意见

5.1 在不影响整体设计的条件下，适当增大机座止口刚度

在机座试制过程中发现，机座的放置方式及放置位置（划线平台上、胶皮上、立车上等）均对止口变形有较大影响。不同的放置方式或放在不同的东西上，机座止口变形差别较大。根据验证结果及对图纸结构进行分析，不同状态下止口变形差别较大主要原因应为机座止口轴向长度短、径向厚度薄导致止口整体刚度弱从而对受力状态比较敏感；另外机座风扇端止口变形稍微好于轴伸端（风扇端结构刚度要比轴伸端稍好（部分位置止口壁较厚））这一现象也证明了这一点。因此适当加大止口刚度（径向壁厚及轴向长度）应能有效改善止口变形情况。

5.2 在机座通风道处增加圆环加强筋

机座试制过程中发现，变形较严重的位置几乎都是斜45°方向（接线盒、风道位置），分析原因可能是每个通风道处机座筒均开有通风孔，这一方面使此位置径向刚度更弱，另一方面导致机座径向各方向刚度不一致，加剧了止口变形。鉴于到机座止口尺寸不可能增加太多，因此考虑在机座通风道通风孔处增加加强筋，加强通风道处刚度的同时减小机座径向刚度不一致对止口变形的影响。

6 结论

通过上述分析可以得出，首先通过实施二次退火工艺及多次车工艺，基本消除应力对机座变形的影响，同一状态下止口尺寸基本稳定。其次车加工时的装夹方法、装夹力对刚度较差的薄壁机座止口的变形具有较大影响，采用合理的装夹方式、同时控制精加工时装夹力，能有效提高工件的形位精度。

参考文献

[1] 陈柏超，宋继明，周俊卫，周攀，袁佳歆.紧凑型升压补偿一体化特高压工频耐压试验系统设计[J].高电压技术，2015，05：1719-1725.

[2] 李名加，康強，常安碧，苏友斌.紧凑型重复频率高压脉冲变压器研制[J].高电压技术，2009，02：340-343.