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工艺与材料 ξ EM CA
图 2 图解法求两校正平面的允许不平衡量
从图 2可明显看出 ,位于 OXGR 四边形内的
任意点均满足式 (6)和式 (7)的约束 。因此 ,两校
正面的 Uper1和 Uper2的解不惟一 ,如取 G点 ,则左 右两校正面 Uper1与 Uper2也可同时达到其允许不平 衡量 ,但此时的 Uper1与 Uper2不相等 ,不利于大批量 生产 ,同时左右两支承面 U1与 U2 的动载荷也将 出现在不利的相位上 。根据实践经验 ,在图 2 中
如图 1所示 ,转子为重心与两支承面不对称 转子 ,所以左右两支承面的动载荷分别为 :
U1 =
1
-
M L
·U p e r
(4)
U2
=
M L
·U p e r
(5)
为了保证两支承面的动载荷不超载 ,两校正
面的允许不平衡量 Uper1与 Uper2还必须满足式 ( 6 ) 和式 (7)的约束条件 。
根据式 ( 1) 、( 2 )和表 1,该电动机转子允许 不平衡量设计值为 :
关键词 : 转子动平衡 ; 动平衡精度 ; 允许剩余不平衡量 中图分类号 : TM303. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 167326540 (2008) 1020055205
Techn ica l D esign of D ynam ic Ba lance for Autom ob ile W iper M otor Rotor
由式 ( 3) 、( 15) 、( 16) 、( 17)及表 1的数据计 算出转子两校正面的允许不平衡量 Uper1和 Uper2 为:
Uper1
= Uper
L -M (L - A ) ±D (L - B )
= 25.
4×
103 - 51 ( 103 - 20) ±1. 632 ×( 103 - 70) 上文提到 ,根据两个校正面上的允许不平衡量 Uper1与 Uper2之和必须不大于转子总的允许不平衡 量 Uper的 分配 原则 , 取 Uper1 = 9. 651 g ·mm , 而 Uper1的另一个解 45. 319 g·mm 已经大于转子总的 允许不平衡量 Uper ,与分配原则矛盾 ,故舍去 。则 Uper2 =D ×Uper1 = 1. 632 ×9. 651 = 15. 75 g·mm。 针对图 1的转子结构 ,也可根据以下方法分 配 Uper1和 Uper2 :
— 55 —
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①左轴承挡圈 ; ②右轴承挡圈 图 1 转子结构 、支承面及校正面的设置
工艺设计 。 如某小型电动机转子的最高转速设计值为 1 400 r/m in,则由式 ( 1 )可计算出转子在最高转 速下允许的不平衡度 eper。该值也可根据国家标 准 GB / T9239. 1 idt ISO 1940中 ,动平衡品级相应 的允许剩余不平衡度对照图直接查取 。
— 56 —
|Uper1
|·
1-
A L
+ |Uper2 | ·
1-
B L
≤U1
(6)
|Uper1
| ·A
L
+
| Up e r2
| ·B
L
≤U2
(7)
根据式 (4) ～ (7)的约束方程 ,可得出两校正 面的允许不平衡量 Uper1与 Uper2的取值不是惟一 的 。图解法可直观地反映这点 ,用图解法可求出 两校正面分配的允许不平衡量 Uper1与 Uper2的取值 范围 ,如图 2所示 。
( 15 )
U p e r2
= UperA
M
±DB
( 16 )
式 ( 15) 、( 16)即为图 1转子中两校正面分配
的 Uper1和 Uper2 。 由式 ( 14)及表 1的数据 , 计算电动机转子两
校正面允许不平衡量的分配比率 D 值为 :
D = M - A = 51 - 20 = 1. 632 ( 17) B - M 70 - 51
±U p e r2
1- B L
ω2
( 10 )
f2 =
U p e r1
A L
±U p e r2
B L
ω2
( 11 )
式中 ,“ + ”表示 1校正面允许的不平衡量 Uper1与 2校正面不平衡量 Uper2的相位相同 ;“ - ”表示 1 校正面允许的不平衡量 Uper1与 2校正面不平衡量 Uper2的相位相反 。
B - M ∶M - A = 70 - 51∶51 - 20 = 0. 38∶0. 62 B - A B - A 70 - 20 70 - 20 则:
Uper1 = 0. 38 ×Uper = 0. 38 ×25. 4 = 9. 652 Uper2 = 0. 62 ×Uper = 0. 62 ×25. 4 = 15. 75
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电动机转子动平衡工艺的设计
万军红 (上海电机学院 , 上海 200240 )
摘 要 : 对电动机转子进行动平衡检测和校正是降低电动机运行噪声的有效方法 。在转子动平衡校正 工艺设计中 ,确定电动机转子总的剩余不平衡量和将总的剩余不平衡量分配到若干个校正平面是转子动平 衡工艺设计的关键 。
根据上文分析 ,按 f1 ≤F1 , f2 ≤F2 , 消去式 ( 8) ～ ( 11)中的 ω得 :
U p e r
1-M L
= Uper1
1- A L
±U p e r2
1- B L
( 12 )
Up
e
r
M L
= Uper1
A L
±U p e r2
B L
( 13 )
针对图 1所示的转子结构 ,按一定比例对两
U p e r
= eper ·m
= 9.
55
Su m n0
= 9.
55
×2.
5 /1
400
×
1 490 = 25. 4
(3)
式中 , Su≈ 2. 5 mm / s (根据国标 GB / T9239. 1 idt ISO 1940) 。
1. 3 允许剩余平衡量的分配
当转子的允许不平衡量确定以后 ,将转子的
承的单位承压大小为依据的 ,所以将电动机转子
支承轴承的位置设置为转子动平衡校正的支承 面 。根据电动机转子的结构特点 ,可将其看作为 刚性转子 。对于刚性转子的任意不平衡量的分 布 ,只要取两个校正面进行动平衡校正 ,就能将转 子的剩余不平衡量校正到小于或等于转子的允许 不平衡量 。按照电动机转子的设计和制造工艺特 点 ,可将两个校正面 Uper1和 Uper2设置在转子铁心 附近 。转子结构 、动平衡校正的支承面及校正面 的设置如图 1所示 。 1. 2 平衡精确度和允许不平衡量的确定 确定转子的允许不平衡量是一项很复杂的工 作 ,因为在转子批量生产的条件下 ,必须同时兼顾 工艺的必要性 ,工艺的可行性 (因为涉及转子个 体之间的差异性 ) 和工艺成本等诸多方面的因 素 。目前 ,国际上还没有权威的确定旋转机械允 许不平衡量的理论计算方法 ,而确定转子的允许 不平衡量最有效的方法是通过耐心的试验 ,作统 计和分析 ,但仅靠试验的方法显然不能满足大批 量标准化生产的要求 。因此 ,根据国家标准 GB / T9239. 1 idt ISO 1940 推荐的要求和多年的实践 经 验 ,本系统按 G2. 5的精度对转子进行动平衡
取直角 坐 标 的 平 分 线 与 OXGR 四 边 形 的 交 点
G’,此时的 Uper1等于 Uper2 。从图 2 可以看出左右 两支承面 U1与 U2 的动载荷与其允许值可能出现 微小的差别 。
上述旋转机械动平衡的品质是以旋转机械支
承轴承的单位承压大小为依据的 ,所以设图 1 中
的左支承 U1 为基准 ,则转子允许的不平衡量 Uper 在左右两支承点 U1 、U2 (左右支承轴承 )上产生的 动压力 F1 、F2 分别为 :
WAN J un2hong ( Shanghai D ianji University, Shanghai 200240, China)
Abstract: Balancing measurement and adjustment to the motor rotor’s sub2assembly are effective methods, which can decrease the noise of running motor. In dynam ic balancing and adjustment technical design, confirm ing the overall specification of residual unbalanced and distribution the total residual unbalanced to several adjustment p lanes need to be adjustment are keys in motor’s rotor technical design.
针对图 1所示 ,电动机转子利用这两种方法 进行分配 Uper1和 Uper2 ,其分配结果一致 。
Key words: dynam ic ba lance of rotor; ba lanc ing accuracy; spec if ica tion of residua l unba lance
0 引 言
电动机运行噪声主要由机械噪声 、电磁噪声 和空气动力噪声构成 。实践研究表明 ,三类噪声 中机械噪声占 65% ～75% ,电磁噪声约占 25% , 空气动力噪声约占 10%以下 ,而引起电动机机械 噪声的主要原因是电动机转子不平衡 。电动机转 子的不平衡在电动机运行过程中将产生周期性机 械振动 ,在转子轴承上产生附加的动压力 ,降低轴 和轴承的寿命 。