YBC系列采煤機(jī)電動(dòng)部轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵修復(fù)項(xiàng)目的開發(fā)及應(yīng)用

1、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵修復(fù)項(xiàng)目的開發(fā)與應(yīng)用研究告報(bào)同煤集團(tuán)中央機(jī)廠電氣設(shè)備修理車間2014年2月10日電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵修復(fù)項(xiàng)目的開發(fā)與應(yīng)用一、立項(xiàng)原因近年來(lái)， 隨著電機(jī)產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代， 采煤機(jī)電動(dòng)部負(fù)荷端軸 輸出由外花鍵改為內(nèi)花鍵為一種新潮流， 并且越來(lái)越普遍， 輸出軸經(jīng) 濟(jì)實(shí)用。目前，YBC系列采煤機(jī)電動(dòng)部負(fù)荷端輸出全部為內(nèi)花鍵，這 種改進(jìn)的特點(diǎn)是電機(jī)與采煤機(jī)組用一根齒槽軸連接， 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷過(guò)載 或悶車時(shí)，很快將齒槽軸損壞或斷裂， 只要更換一根新的齒槽軸而已， 不用拆電機(jī)，非常容易，但是當(dāng)電動(dòng)部?jī)?nèi)花鍵損壞后，就必須拆下電 機(jī)來(lái)我廠修復(fù)。立項(xiàng)前，我們也無(wú)法修復(fù)，只能買廠家的新轉(zhuǎn)子，這 樣一來(lái)購(gòu)買

2、轉(zhuǎn)子的周期在半年以上，時(shí)間太長(zhǎng)影響工期，二來(lái)費(fèi)用太 高， 一根轉(zhuǎn)子其它都是好的， 只是內(nèi)花鍵損壞就使整個(gè)轉(zhuǎn)子報(bào)廢， 太 可惜，并且每根轉(zhuǎn)子費(fèi)用達(dá)25000元，為此，我技術(shù)攻關(guān)小組根據(jù)上 級(jí)指示，針對(duì)上述問(wèn)題，決定將修復(fù)YBC型系列電動(dòng)部轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵作 為所立項(xiàng)目，填補(bǔ)該項(xiàng)技術(shù)空白。二、主要內(nèi)容1、可行性研究通過(guò)測(cè)繪YBC300型300kW電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子圖，如圖一可看出， 轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵的軸向位置在距負(fù)荷端端部入深3 2 3mm處，內(nèi)花鍵與 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸為一整體， 轉(zhuǎn)軸與鐵芯通過(guò)滾花與鍵烘裝聯(lián)接， 當(dāng)內(nèi)花鍵 損壞失效后，必須更換整個(gè)轉(zhuǎn)軸， 而我廠又沒(méi)有轉(zhuǎn)軸的專用加工設(shè)備， 其它設(shè)備的加工精度與工藝又達(dá)不到

3、， 因此立項(xiàng)前， 只能去電機(jī)制造 廠家去更換新轉(zhuǎn)軸。1.1.方案一立項(xiàng)后，我們通過(guò)查閱大量有關(guān)資料和參考以前的YBCS-125kW電機(jī)更換內(nèi)花鍵的工藝， 經(jīng)過(guò)共同分析論證研究決定采取提高擴(kuò)孔車 去花鍵后，更換新花鍵套，再在外邊鑲套以固定花鍵套的軸向位置。 當(dāng)確立方案后實(shí)施中發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，原來(lái)125kW電機(jī)內(nèi)花鍵軸向位置距 外端較淺，很容易車掉內(nèi)花鍵后更換，并容易焊接，而本臺(tái)電機(jī)的內(nèi) 花鍵軸向深達(dá)323mm不容易車掉，即使車掉后精度也達(dá)不到，因?yàn)?尺寸太深，軸的同軸度、圓柱度、徑向跳動(dòng)等形位公差達(dá)不到要求， 另外當(dāng)更換花鍵套后，必須焊接才能確保機(jī)械強(qiáng)度，工件短一點(diǎn)，端 部焊接后，工件變形不大， 可

4、以保證工件兩端的軸向傾斜度很小，而本臺(tái)電機(jī)的花鍵套長(zhǎng)達(dá)323m m當(dāng)端部焊接后難以保證軸向中心線不 會(huì)傾斜，并且肯定會(huì)超差，達(dá)不到性能要求。因此，必須另找其它方 法才能解決問(wèn)題。1.2.方案二方案一行不通后， 我們經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的分析論證決定采用斷軸再接工 藝來(lái)更換內(nèi)花鍵套。 也就是將轉(zhuǎn)子在適當(dāng)位置切斷， 使花鍵套的軸向 深度變淺，便于加工，換套和焊接待更換新的花鍵套后，再將花鍵套 與轉(zhuǎn)軸焊接在一起，并確保原來(lái)轉(zhuǎn)軸的各部分尺寸公差形狀等不變。 為確保焊接后電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度， 我們采用了加大焊接坡口的尺寸以確 保焊接的質(zhì)量。在花鍵套外圓內(nèi)側(cè)與車掉花鍵套后的轉(zhuǎn)軸內(nèi)孔采用緊 過(guò)盈配合的措施， 以進(jìn)一步加強(qiáng)焊

5、接后轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度。 根據(jù)以前的斷軸再接經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)度校核，我們一致認(rèn)為此方案可行。2.方案實(shí)施2.1.首先設(shè)計(jì)研制內(nèi)花鍵套2.1.1 根據(jù)客戶提供的齒槽軸確定內(nèi)花鍵套參數(shù)，為確保齒面的抗疲 勞強(qiáng)度，特將齒面淬火，硬度由原來(lái)的HRC30-35改為HRC42-452.1.2按抗扭強(qiáng)度計(jì)算花鍵套外徑T-轉(zhuǎn)所傳動(dòng)的扭矩（kg .m） 式中：T = 975P/n= 975X300/1480=197.6kg.mP-電機(jī)容量為300kwn-電機(jī)轉(zhuǎn)速為1480r/min考慮到電機(jī)的過(guò)載能力，因此強(qiáng)度校核中應(yīng)按最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算,Tmax二2T = 2X197.6 = 395.2 kg.m;-許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，在42Cr

6、Mo材料的許用剪應(yīng)力范圍內(nèi)選取最小值3.5kg/mm;a-環(huán)形壁厚系數(shù)，初取a=d1/d=75/100=0.75;d = 17.2X3395.2X 1= 94.75mmV V 3.53.511-0.7511-0.754選取花鍵套外徑d二100mm2.1.3根據(jù)上述數(shù)據(jù)和圖一所示轉(zhuǎn)軸的總長(zhǎng)設(shè)計(jì)出圖二所示的內(nèi)花 鍵套的形狀尺寸及內(nèi)花鍵參數(shù)，并委托鍛壓、熱處理、機(jī)工車間加工2.2用氣割切去圖一所示部位外面部分d=17.2X3X1引2.3用本車間車床擴(kuò)孔并去掉廢棄的舊花鍵，擴(kuò)孔至 門100益致使 軸孔過(guò)盈量為(0.09+0.05)(0.113+0.13) = 0.140.243mm確保焊接后的抗扭強(qiáng)度

7、。2.4將電機(jī)轉(zhuǎn)子整體放入干燥室升溫至200C,恒溫46小時(shí)后，再 用氧氣對(duì)軸頭局部加熱至300C400C后，用壓力機(jī)將花鍵套壓裝 進(jìn)去并到位。2.5將花鍵套和轉(zhuǎn)子在坡口處焊住并確保焊接質(zhì)量。2.6用車床將焊口車平，恢復(fù)轉(zhuǎn)軸原狀。2.7鉗工修齒，以防止焊后齒形或尺寸變形，確保齒槽軸順利裝入花 鍵套并有合適的配合。三、強(qiáng)度校核花鍵套是按抗扭強(qiáng)度設(shè)計(jì)的應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題， 外部各部分軸肩與原 轉(zhuǎn)軸相同是經(jīng)過(guò)強(qiáng)度校核的，不用再校核，現(xiàn)只校核焊口處的抗扭強(qiáng) 度。根據(jù)圖一所示的尺寸，按空心軸校核，轉(zhuǎn)軸材料40Cra= 1000/155.3 = 0.64Tmax = 395.2kg.m=85mm 155.2mm

8、焊口出的強(qiáng)度校核通過(guò)。四、創(chuàng)新點(diǎn)：=3.5 kg/mm13431-Q6f2ond = 17.2= 17.2X1、用抗扭強(qiáng)度計(jì)算出的內(nèi)花鍵套壁厚加大了齒面硬度，成功地設(shè)計(jì)出花鍵套2、采用斷軸再接工藝解決了普通車床不能擴(kuò)孔的問(wèn)題。3、采用了全國(guó)首創(chuàng)的新工藝，在不更換轉(zhuǎn)軸的情況下更換內(nèi)花鍵。4、該項(xiàng)技術(shù)在全國(guó)也是獨(dú)一無(wú)二的，絕對(duì)領(lǐng)先于全國(guó)水平。五、效益及應(yīng)用情況YBC型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵的成功修復(fù)，填補(bǔ)了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子修理技 術(shù)的空白，為我廠創(chuàng)造了豐厚的經(jīng)濟(jì)效益， 還帶來(lái)了一定的社會(huì)效益,該新工藝在不更換轉(zhuǎn)軸的情況下更換內(nèi)花鍵， 為今后修復(fù)類似電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子的內(nèi)花鍵積累了經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于其它結(jié)構(gòu)形式的電機(jī)當(dāng)需要更

9、換內(nèi)花 鍵時(shí)， 上述方法也是可以借鑒的。修復(fù)一臺(tái)采煤機(jī)用YBC型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵的成本為2800元， 和購(gòu)買新轉(zhuǎn)子相比， 價(jià)格便宜很多。 用抗扭強(qiáng)度計(jì)算出的內(nèi)花鍵套增 加了壁厚，又加大了齒面硬度，設(shè)計(jì)出內(nèi)花鍵套是經(jīng)濟(jì)適用的，同時(shí) 由于修理周期的縮短，又能盡快修理電動(dòng)機(jī),使用戶滿意，受到了廣 大客戶廣泛好評(píng)。應(yīng)用此技術(shù)先后對(duì)26臺(tái)采煤機(jī)電動(dòng)部轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵 進(jìn)行了更換修復(fù)， 至今設(shè)備運(yùn)行正常。2013年8月，我們修復(fù)的第 一臺(tái)內(nèi)花鍵電動(dòng)部因繞組燒損又來(lái)我廠修理， 電動(dòng)部解體后， 發(fā)現(xiàn)修 復(fù)的內(nèi)花鍵主要受力部件完好無(wú)損， 這充分證明內(nèi)花鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 材料選擇是合理的。 該技術(shù)的應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率

10、， 降低了生產(chǎn) 成本，同時(shí)受到用戶的好評(píng)，說(shuō)明此項(xiàng)設(shè)計(jì)是非常成功的。經(jīng)濟(jì)效益證明電氣設(shè)備修理車間開發(fā)的采煤機(jī)用YBC系列電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵 修復(fù)項(xiàng)目中，加工花鍵的工藝路線為下料-鍛造-粗加工-半精車外 圓-精車外圓-淬火-粗磨外圓-滾銑花鍵槽-精磨1、內(nèi)花鍵套的成本費(fèi)為40元/ kgx15kg=600元，2、內(nèi)花鍵套的加工費(fèi)用為：本車間粗鏜6點(diǎn)x50元/點(diǎn)=300元； 機(jī)加工精鏜8點(diǎn)x50元/點(diǎn)=400元；本車間精車花鍵套外徑8點(diǎn)x50元/點(diǎn)=400元；鉗工打孔4點(diǎn)x50元/點(diǎn)=200元；內(nèi)花鍵套的組裝、預(yù)熱3小時(shí)的費(fèi)用為200元； 電焊烘裝等費(fèi)用為300元；熱處理調(diào)質(zhì)、淬火的費(fèi)用400元；所以

11、內(nèi) 花鍵套的加工費(fèi)用為2，200元。修復(fù)一臺(tái)采煤機(jī)電動(dòng)部轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵總費(fèi)用為2，800元，一臺(tái)就 節(jié)約25，0002，800=22，200元，一年修理類似電動(dòng)部26臺(tái)，共 節(jié)約費(fèi)用26x22，200=577，200元特此證明中央機(jī)廠電氣設(shè)備修理車間2014年2月10日附1同煤集團(tuán)2013年科學(xué)技術(shù)（技術(shù)革新）獎(jiǎng)申報(bào)書、項(xiàng)目基本情況獎(jiǎng)種科技進(jìn)步“技術(shù)發(fā)明技術(shù)革新項(xiàng)目名稱YBCYBC 型米煤機(jī)電動(dòng)部轉(zhuǎn)子內(nèi)花鍵修復(fù)項(xiàng)目的開發(fā)與應(yīng)用主要完成人解海潤(rùn)王建國(guó)賈富仁張建新李煥娣楊蘇運(yùn)李德愉主要完成單位同煤集團(tuán)中央機(jī)廠申報(bào)單位意見（蓋章）申報(bào)獎(jiǎng)勵(lì)等級(jí)項(xiàng)目可否公布否主題詞不更換電機(jī)轉(zhuǎn)子的情況下更換內(nèi)花鍵，經(jīng)濟(jì)實(shí)用

12、，增收創(chuàng)效專業(yè)分類機(jī)電任務(wù)來(lái)源A.A.國(guó)家計(jì)劃 B B .部委計(jì)劃 C C .省、市、自治區(qū)計(jì)劃D.D.基金資助 E E .國(guó)際合作 F F .其它單位委托G.G.自選2H H .非職務(wù) 1 1 .其它項(xiàng)目起止時(shí)間2012.4.2012.4.2012.122012.12組織評(píng)價(jià)單位同煤集團(tuán)評(píng)價(jià)時(shí)間2013.1.92013.1.9成果水平綜合效益顯著申報(bào)單位聯(lián)系人王建忠所在部門中央機(jī)廠138342298351383422983570378367037836項(xiàng)目立項(xiàng)原因、研究?jī)?nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)、效益及應(yīng)用情況（可另加頁(yè)） ：經(jīng)我廠修理的各種綜采設(shè)備的配套電機(jī)，絕大部分在礦井下運(yùn)行，由于井下 的惡劣環(huán)境對(duì)

13、電機(jī)繞組的使用壽命影響極大，而電機(jī)繞組絕緣系統(tǒng)本身就比電機(jī) 其它零部件的使用壽命低很多，就使用壽命而言，絕緣系統(tǒng)是整個(gè)電機(jī)中最薄弱 的環(huán)節(jié)，而繞組的浸漆質(zhì)量與電機(jī)的使用壽命有直接的關(guān)系。在立項(xiàng)前，我廠一 直沿用有溶劑漆配沉漆浸漆工藝，最近幾年改為真空壓力浸漆工藝，雖然多次改 進(jìn)浸漆工藝，但仍達(dá)不到滿意的效果，電機(jī)的使用壽命仍然很低，主要原因是有 溶劑漆中由于有溶劑的揮發(fā)會(huì)在漆膜中留下縮孔和缺陷，空氣中的有害污染物就 會(huì)侵蝕到漆膜內(nèi)，造成漆膜的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度下降，加快絕緣結(jié)構(gòu)的老化， 因此有溶劑漆工藝很難提高繞組的浸漆質(zhì)量和電機(jī)的使用壽命。而無(wú)溶劑漆配真 空壓力浸漆工藝可克服有溶劑漆的許多缺

14、點(diǎn)，將會(huì)使繞組的浸漆質(zhì)量及使用壽命 有大幅度提高。根據(jù)有關(guān)資料介紹及預(yù)測(cè)，用無(wú)溶劑漆代替有溶劑漆是必然趨勢(shì)， 其推廣應(yīng)用前景十分廣闊。立項(xiàng)前，由于有溶劑漆中的溶劑中含有大量的二甲苯 等揮發(fā)性有毒及有害污染物，這些毒性很大的污染物經(jīng)揮發(fā)后散發(fā)到空氣中，吸 入人體內(nèi)很容易造成傷害。而無(wú)溶劑漆由于沒(méi)有溶劑的揮發(fā)，因此不會(huì)造成對(duì)環(huán) 境的污染及對(duì)人體的危害。用無(wú)溶劑漆代替有溶劑漆后，可縮短漆膜的固化時(shí)間， 因此，可大量節(jié)約電能，可降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又由于沒(méi)有溶劑的揮發(fā)， 可節(jié)約大量的漆。為此，在上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門強(qiáng)烈要求下我廠盡快立項(xiàng)，用無(wú) 溶劑漆代替有溶劑漆，并廣泛應(yīng)用在各種電機(jī)修理的浸漆工藝中

15、。二、成果內(nèi)容1 1 兩種浸漬漆的比較（1 1）、理論上比較有溶劑漆是有漆基、固化物和溶劑組成，它具有滲透好，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，使用 方便等優(yōu)點(diǎn)，但其浸漬和烘焙時(shí)間較長(zhǎng)，固化慢，溶劑的揮發(fā)會(huì)造成漆的浪費(fèi)和 對(duì)環(huán)境的污染，導(dǎo)致有毒及有害氣體對(duì)人體的危害。無(wú)溶劑漆是由合成樹脂、固化劑和活性稀釋劑等組成。其特點(diǎn)是固化快，粘 度隨溫度變化大，流動(dòng)性和滲透性好，絕緣整體性好，固化過(guò)程中揮發(fā)物較少， 特別適應(yīng)于真空壓力浸漆，機(jī)械強(qiáng)度高。無(wú)溶劑漆由于沒(méi)有溶劑的揮發(fā)，因此， 不會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染和人體的侵害。（2 2）、實(shí)驗(yàn)中比較用兩臺(tái)同一規(guī)格的 7.5KW7.5KW 小容量電機(jī)比較，同時(shí)將兩臺(tái)已完成的嵌線工藝的

16、電機(jī)，一臺(tái)用有溶劑漆 155155#，另一臺(tái)用無(wú)溶劑漆 1140-uF1140-uF，分別按各自的浸漆工 藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行浸漆干燥，待浸漆工藝完成后，再分別鋸開每臺(tái)電機(jī)繞組端部的一組 線圈，用顯微鏡進(jìn)行甄別鑒定后，再分別抽出一組線圈用眼觀察，得出以下結(jié)論用無(wú)溶劑漆浸漆后的繞組滲透性、相溶性、整體性非常好。浸膜內(nèi)無(wú)明顯縮 孔和缺陷，定子鐵芯內(nèi)槽內(nèi)絕緣和中間絕緣連同電磁線緊緊固化在一起，非常飽 滿，而用有溶劑漆浸漬后的繞組，其定子槽內(nèi)基本無(wú)掛上漆，絕緣層與電磁線基 本上是脫離的并且浸膜內(nèi)有很多的縮孔和無(wú)缺陷。結(jié)論；就浸漆質(zhì)量而言，有溶 劑漆明顯不如無(wú)溶劑漆，因而電機(jī)的使用壽命不如無(wú)溶劑漆的浸漆后電機(jī)的高

17、。2 2、研制項(xiàng)目由于用無(wú)溶劑漆浸漆后的定子繞組十分結(jié)實(shí)牢靠，這類電機(jī)再重新更換繞組 時(shí)，拆除該繞組十分困難，我們針對(duì)上述問(wèn)題，我們特意研制了專用拆除設(shè)備， 將原來(lái)的40cr40cr 刀片改制成 w18cr4vw18cr4v 合金工具鋼刀片，增加了壓力機(jī)的噸位，在拆 除前對(duì)繞組噴灑少量的稀釋溶劑，便于繞組的軟化。另外針對(duì)無(wú)溶劑漆貯存期較短的特點(diǎn)，我們?cè)谄嵬矁?nèi)添加了一定數(shù)量的潛伏性固化劑和硼胺絡(luò)合物，以確保 它在室溫中的穩(wěn)定性能，便于有較長(zhǎng)的貯存期。三、 創(chuàng)新點(diǎn)1 1、 用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法進(jìn)行科學(xué)論證，從而得出無(wú)溶劑漆可完全代替 有溶劑漆廣泛的應(yīng)用在電機(jī)修理中的結(jié)論。2 2、 針對(duì)無(wú)溶劑漆在電機(jī)更換繞組過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題， 采取了相應(yīng)的對(duì)策。3 3、該項(xiàng)目為我省首創(chuàng)，科技含量極高，填補(bǔ)了該項(xiàng)技術(shù)空白，為今后的科技 創(chuàng)新項(xiàng)目奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、 應(yīng)用情況及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益1 1、應(yīng)用情況該項(xiàng)目的成功應(yīng)用，解決了電機(jī)修理質(zhì)量提高幅度不大的問(wèn)題，電機(jī)的使用壽 命