电机轴承压装的问题分析

摘 要：轴承压装是生产电机的关键工序。将轴承压装的方法、轴承压装的受力、伺服压床压装的过程作为压装曲线判断的理论依据，用伺服压床得到某型号电机轴承压装的压装曲线，分析轴承压装过程存在的问题和压装曲线的异常原因，同时对压装过程出现的问题提出了一些改进措施。

关键词：轴承压装 理论依据 压力曲线 分析 改进措施

1 引言

轴承压装是生产电机的关键工序，因此轴承装配质量的好坏对电机性能及其可靠性有很大影响。由于精密微特电机经常处于极端环境下工作，这就对轴承压装质量提出了更高的要求。而厂内的轴承压装以手工作业为主，还没有完整的轴承压装质量判断依据。本文从某型号转子轴轴承压装的出现问题着手，对轴承压装进行了简要分析。

2 轴承压装的理论依据

2.1轴承压装方法

由于转子轴和轴承是过盈配合，产生的摩擦力较大，所以可以有效的保证电机的传递载荷。常见的过盈配合装配方法有：机械压入法，涨缩法（热胀法和冷缩法），油压法，螺母压紧法。[1]目前我厂轴承压装主要采用机械压入法。机械压入法的优点是压装方便、简单可靠，缺点是易擦伤结合面、降低传递载荷的能力。车间内常用的压装设备有螺旋式压床、杠杆式压床、气动式压床、油压机和伺服压床。在伺服压床进行轴承压装时，采用的压装工装见图3.1，转子轴换向器端轴承压装需要人工扶正进行压装。

2.2轴承压装受力

当轴承压入转子轴时，压装力F主要包括两部分：一部分是轴承内圈与转子轴外圆配合部位因径向正压力产生的滑动摩擦力F1;另一部分是转子轴、轴承引导端斜角分别克服轴承、转子轴弹性变形产生的轴向力F2[2]。F1主要与转子轴直径、结合面长度、径向正压力、摩擦系数等因素有关，具体公式如式（1）。从计算公式可以看出，一旦转子轴和轴承尺寸确定，Pfmax、df、u均为定值。随着结合面长度Lf的增加，F1也开始逐渐增加，直到轴承完全压入到达最大值。

2.3轴承压装过程

根据伺服压床压装特点，轴承压装过程大概分为快进、探测、预压、压装、保压、回退。压头快速到达指定的探测位置，探测速度要慢便于找正。当转子轴找正压入轴承后，开始快速进入预压阶段，压装结束前压装速度要慢，避免压力过冲导致压装台阶面受力过大。此外，进入预压阶段速度不宜过快，速度過快会导致摩擦系数增大，压装过程压力曲线斜率增大，曲线出现快速陡升。

3 轴承压装的问题

本厂首次利用伺服压床得到某型号电机轴承压装的压力曲线，其中某型号电机轴承型号为NMB公司的R-1350ZZ。转子轴安装轴承的轴径为Ø5mm，上偏差为0mm，下偏差为-0.004mm，垂直度为0.015mm，圆跳动为0.005mm/0.006mm。根据轴承压装的压力曲线发现：

（1）转子轴两端安装轴承的压力曲线有很大差别。压入后刚开始压力急剧上升又下降（跳吨现象），随后逐渐缓慢上升到最大，末端压力有下降趋势。转子轴输出端压力，压力缓慢上升到最大值，然后逐渐下降。

（2）对比转子轴两端，两端需要装配的轴承和转子轴过盈量、形状公差完全一样，但是整个压力曲线却差别很大。

（3）对比40件产品压装曲线，轴承压装过程中压力在一定范围内波动，其中转子轴输出端末端压力大致为20kgf，转子轴换向器端压力大致为30kgf，末端压力误差在10kgf。

（4）转子轴换向器端压力曲线出现跳吨现象比较普遍，而转子轴输出端压力曲线趋势比较平缓没有跳吨现象。

4轴承压装的问题分析

（1）从设计方面分析：

a.对于压装引入段，转子轴倒角为C0.35mm、轴承倒角为R0.2mm。根据零件倒圆与倒角GB/T6403.4-2008标准查到推荐的C或R为0.4mm，设计的倒角或倒圆偏小。

b.转子轴输出端首先插入一段，转子轴与轴承通过一段间隙配合，很好的保证转子轴和轴承的同心，当伺服机进行压装时，压力缓慢上升直到最大值，由于F2逐渐减小，F1滑动摩擦不变。将转子轴的间隙配合段切掉并倒角C0.35，重新进行压装实验，发现两端的压力曲线几乎重合，末端压力大致为30kgf。说明转子轴输出端一段长的导向不仅能减少压力集中和跳吨现象，而且还可以减小压装末端的最大压力。

（2）从装配误差方面分析：

a.在压装时，转子轴换向器端需要手工扶正进行压装，压装的工装采用转子轴外圆定位，而转子轴外圆人工刷漆，漆面厚度不一致。工装用转子轴外圆定位，压装工装不能保证转子轴和轴承有很好的同心。

b.如果出现跳吨现象，转子轴和轴承表面很容易出现表面刮伤，严重的会影响轴承装配质量，降低传递的载荷，因此应尽量避免跳吨现象的出现。

（3）从形状误差方面分析：由于转子轴或轴承自身存在缺陷，转子轴的中心线和轴承的中心线不重合，压装过程出现曲线频繁波动。因此在压装之前要保证转子轴和轴承的尺寸在公差范围内，不允许有不合格品进行压装。

（4）从润滑方面分析：目前转子轴和轴承压装没有涂抹润滑油，压装时又没有很好对正，接触面摩擦系数很大，造成压装的实际压装力比理论压力大。

（5）从压装速度方面分析：压装速度的大小直径影响摩擦系数，接触面的性质，接触面的温度等[3]。适当降低探测时的速度，减轻压装过程由于没有对中而带来的应力集中。压装结束前的压装速度不能过大，避免压装末端出现压力陡升超出保护压力的现象。

5 轴承压装的改进措施

（1）转子轴表面加工质量要一致，发现有不良品及时挑出，避免进入压装环节影响压装质量;

（2）转子轴换向端引入段长度不宜过短，要能形成良好的导向对中，避免出现压装应力集中或跳吨现象;

（3）转子轴和轴承压装时打磨过渡圆角和引入锥段，必要时涂抹润滑油;

（4）轴承压装工装要有自适应功能，保证压装过程转子轴和轴承同心。

参考文献：

[1]机械设计手册.单行本.联结与紧固[M].成大先.2004，1（1）： 242-245，化学工业出版社.

[2]SDB80型地铁车辆轴箱轴承压装问题分析[J].李茂原.2019，17：194，现代商贸工业.

[3]轴承压装仿真与试验以及液力变矩导论的热装配变形分析研究[D].布图格奇.2016，3： 61.

作者简介：

程明辉 籍贯：河南洛阳 公司：贵州航天林泉电机有限公司 学历：硕士研究生 研究方向：数字化设计 出生年月：1987年11月 邮箱cmhjd1101@126.com