摘 要：某試驗臺首次將磁力軸承應(yīng)用到離心壓縮機當(dāng)中，在安裝磁力軸承疊片時，轉(zhuǎn)子發(fā)生了彎曲，采取加熱、高轉(zhuǎn)速釋放應(yīng)力措施后轉(zhuǎn)子無校直跡象。分析了轉(zhuǎn)子彎曲產(chǎn)生的原因，重新梳理了工藝方法，制定了預(yù)防轉(zhuǎn)子再彎曲的有效方案，通過優(yōu)化主軸結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計安裝工具等一系列措施解決了轉(zhuǎn)子彎曲問題。
　　關(guān)鍵詞：磁力軸承；彎曲；液壓機構(gòu)
　　1 背景
　　因磁懸浮高效能、無接觸、無損耗、節(jié)省空間、低噪音及結(jié)構(gòu)緊湊特點，曼透平，西門子等國際知名壓縮機生產(chǎn)商已經(jīng)廣泛將磁懸浮軸承應(yīng)用到壓縮機當(dāng)中取代油軸承。而在國內(nèi)，壓縮機行業(yè)中的領(lǐng)軍企業(yè)（如沈鼓，上鼓，陜鼓），對于磁懸浮的應(yīng)用還屬于技術(shù)空白階段，與國際先進(jìn)企業(yè)存在較大差距。近幾年來，我公司快速發(fā)展，為了在未來快速占有市場，投入了大量科研經(jīng)費致力于磁懸浮技術(shù)的研究。為了填補企業(yè)空白，率先與國外先進(jìn)的磁軸承制造商展開密切合作，期望在磁懸浮軸承領(lǐng)域有更大的突破。
　　我公司首臺磁力軸承轉(zhuǎn)子簡圖如圖1所示。磁力軸承的結(jié)構(gòu)特性之一是轉(zhuǎn)子需安裝增加磁場力的疊片套（硅鋼片組）。主軸與疊片套為過盈配合，將疊片套安裝到主軸上需進(jìn)行熱裝配。因疊片之間沖壓有絕緣漆，疊片套的加熱溫度不得超過300℃。技術(shù)要求規(guī)定了安裝后的疊片套與軸肩的間隙小于0.02mm，疊片套熱裝后需施加軸向力來保證其間隙值。
　　首臺磁力軸承的主軸已精加工到圖樣尺寸，采用壓板工裝對疊片套施加軸向力，在安裝磁力軸承葉輪側(cè)疊片套后，按工序要求對主軸進(jìn)行徑向跳動檢測，發(fā)現(xiàn)裝套后的主軸發(fā)生了彎曲，跳動值達(dá)到了0.06mm（允許跳動值為0.01mm）。
　　熱應(yīng)力釋放是校直主軸彎曲的常規(guī)手段，即采用乙炔火焰（溫度在1000℃以上）加熱裝配件，使其內(nèi)孔漲大，對主軸產(chǎn)生均勻的包容力，達(dá)到主軸校直目的。然而受制于疊片套加熱溫度不能超過300℃的特性，不能采取熱應(yīng)力釋放手段。采用了以下幾種方法：
　　（1）使用最高溫度能達(dá)到600℃的熱噴槍（類似電吹風(fēng)）對疊片套加熱2小時，疊片套的溫度升至100℃，此時主軸的溫度已升到70℃，未產(chǎn)生較大溫差，此種校直方法失效。
　�。�2）轉(zhuǎn)子安裝到高速平衡機內(nèi)，將轉(zhuǎn)子升速到高轉(zhuǎn)速，在高速下長時間運轉(zhuǎn)，通過離心力的作用，期望疊片套與主軸之間的過盈減少，應(yīng)力釋放，疊片套重新包容主軸達(dá)到校直目的。轉(zhuǎn)子經(jīng)過高速運轉(zhuǎn)后，徑向跳動測量結(jié)果無任何變化，此種方法失效。
　　最終的結(jié)果是進(jìn)口疊片套報廢，重新采購了疊片套，重新備料并制造主軸。不僅造成了較大的經(jīng)濟損失，還影響的生產(chǎn)進(jìn)度。
　　2 原因分析
　　轉(zhuǎn)子發(fā)生了彎曲，可能有以下兩個原因：
　　（1）轉(zhuǎn)子疊片套熱安裝后，為了保證軸向間隙，對疊片套處軸肩位置進(jìn)行了水冷。疊片套與軸在冷卻過程中發(fā)生包裹力不均勻，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲。
　�。�2）為了保證軸向間隙值，在疊片套的安裝過程中，轉(zhuǎn)子受擠壓力，工裝底板受力翹起，工裝上對稱螺栓旋緊過程中不能保證同步一致性，轉(zhuǎn)子受到不均衡擠壓力，轉(zhuǎn)子被壓彎。
　　3 優(yōu)化設(shè)計
　　根據(jù)上述發(fā)生的可能原因，重新梳理了工藝路線和工藝方法：
　�。�1）工藝路線由原來的加工-裝配優(yōu)化為加工-裝配-加工。即將疊片套安裝位置的軸徑先加工到圖樣尺寸，其余主軸的軸徑留2mm余量。將疊片套安裝后，再按照精加工圖對主軸進(jìn)行最終加工。通過工藝路線的更改和主軸留余量方法有效地解決了即便安裝過程中主軸發(fā)生了彎曲，主軸還有修正量，保證轉(zhuǎn)子的順利安裝。
　�。�2）轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲的一部分原因是裝配過程中壓緊工裝產(chǎn)生的。期望通過設(shè)計一套能夠提供均勻軸向力的液壓機構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓緊工裝這個思路，對主軸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在葉輪側(cè)軸頭處設(shè)計了工藝螺紋（見圖2）偏于安裝液壓機構(gòu)，待疊片套安裝完畢后，車掉工藝螺紋，再按精加工圖進(jìn)行主軸的深加工。
　�。�3）設(shè)計的液壓機構(gòu)（見圖3）由液壓泵、墊套、液壓千斤頂組成。通過液壓泵緩慢升高壓力推動液壓千斤頂作用到墊套上，最終對主軸施加均勻可靠的拉伸力完成疊片套的安裝并能夠保證設(shè)計技術(shù)要求。
　　4 結(jié)論
　　（1） 通過對轉(zhuǎn)子裝配工藝路線的優(yōu)化設(shè)計和主軸留余量措施有效解決了磁力軸承疊片套安裝后即使轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲問題，也能保證轉(zhuǎn)子順利安裝。
　�。�2） 通過對主軸的優(yōu)化設(shè)計和液壓機構(gòu)的應(yīng)用可保證轉(zhuǎn)子受力均勻不發(fā)生人為導(dǎo)致的彎曲。上述方法提高了轉(zhuǎn)子的裝配效率，減少了裝配強度，使裝配工作更加安全、可靠。
　　參考文獻(xiàn)
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