Отправить заявку
+7 (495) 230-12-17
+7 (980) 379-47-44
bel.zavod@yandex.ru
 
 

Переносной станочный модуль для обработки поверхностей электродвигателей

Назначение и область применения

Станочный модуль предназначен для обработки деталей электрических машин различного назначения:

- асинхронные электродвигатели;
- синхронные электродвигатели и генераторы;
- общепромышленные электродвигатели и генераторы постоянного тока;
- экскаваторные электродвигатели;
- тяговые электродвигатели;
- крановые электродвигатели,

а также различного исполнения:

- фланцевые;
- на лапах;
- моторноосевые.

Размерный ряд двигателей подразделяется по высоте оси вращения от 200-500.

Объектами обработки являются рабочие концы валов электродвигателей, тормозные барабаны, коллекторные и токосъемные кольца. Форма обрабатываемой детали, как правило, цилиндр или конус (рис. 1).

На станочном модуле принят принцип постоянства линии по отношению к механизмам и обрабатываемому объекту, кроме того, за основу принят нулевой отчет завершения обработки. Это связано с тем, что базирование изделия осуществляется, так что ось вращения вала образованного изделия и линии подач находится в плоскости параллельной направляющим модуля (рис. 2).

Рис. 1. Форма обработки цилиндр и конус

а- конец вала; б- установка коллектора

ОО- плоскость установок

Особенностью обработки коллектора является применение специальных инструментов проходящих через окна к коллектору при этом окончательная глубина обработки устанавливается с помощью микрометрической резцедержки. Длина обработки коллектора колеблется от 60-280мм, т. е практически мы охватываем весь диапазон коллекторов используемых на электродвигателях до 500 габарита. Установка изделия производится с помощью двух точных бабок, а высота регулируется с помощью подставок и сменных пластин. Кроме этого станочный модуль позволяет обработать тормозные барабаны, токосъемные кольца и коллектора. Классификация изделий, которые можно обрабатывать с помощью переносного станочного модуля приведена в таблице 1. 

Рис. 2. Плоскости

О – плоскость установки, О1 – плоскость подач, О1 – плоскость обработки

 

Анализ показал, что коллектора, токосъемные кольца, тормозные барабаны, концы валов изделий после их сборки и монтажа неизбежно имеют погрешность, которая выражается в том, что имеет суммарную ошибку монтажа.

Таким образом, основным назначением станочного модуля является устранение неизбежных ошибок монтажа, а также изменений геометрии обрабатываемых поверхностей в процессе их эксплуатации. Особенностью обработки коллектора неравно с указанной набегающей ошибкой монтажа является температурные деформации самого коллектора. Коллекторные пластины в процессе эксплуатации окончательно выбирают свое положение в системе коллекторного пакета в течении первых 50-100 часов эксплуатации.

Таблица 1

Классификация изделий, обрабатываемых с помощью переносного станочного модуля

 

Переносные станочные модули могут применяться на предприятиях производящих новые электродвигатели, а также на предприятиях осуществляющий ремонт и эксплуатацию электрических машин.На специальном переносном станочном модуле можно достигнуть высокого качества работы электродвигателя, а обработка коллектора после приработочного периода существенно снизит вибрацию электрических машин, предотвратит катастрофический износ электрощеток.

Режимы обработки

При эксплуатации электродвигателя высокие требования предъявляются к качеству поверхности конца вала. Ее шероховатость Ra не должна превышать 0,25 микрона. В свою очередь нам необходимо добиться этих показателей в процессе шлифования на переносном станочном модуле. Поэтому для шлифования мы будем использовать круг из белого корунда с зернистостью 40-80 микрон. Так как у нас есть ограничения по применению абразивных кругов, то скорость шлифования лежит в пределах от 20 до 32 м/с с обязательным использованием смазывающей охлаждающей жидкости.

При обработке концов валов имеющих припуск более0,5 ммвозникает необходимость лезвийной обработки. Лезвийная обработка выполняется с помощью резцов оснащенных твердосплавными пластинами Т5 К 10 или Т15 К6 для термически обработанных валов.

Глубина резания при шлифовании составляет 2 микрона на 1 проход. Обработка ведется поперечным врезанием обрезного круга с последующим выхаживанием. Частота вращения обрабатываемого изделия от 20-150 об/мин.

Скорость лезвийной обработки фактически зависит от диаметра изделия

V=, (1)

где V- скорость резания, d- диаметр обработки, n - частота вращения изделия.

Продольная подача при лезвийной обработке составляет 0,05-0,2 ммна оборот изделия.

При обработке коллектора качество обработки достигается точной алмазной лезвийной обработкой с последующим полированием абразивной лентой.

При этом абразивная лента жестко закреплена на деревянной подложке и устанавливается вместо резца. При этом снимается слой металла несколько микрон. Целью этой обработки является притупление вершин шероховатостей полученных при алмазной обработке. Зернистость шлифовальной ленты составляет 10-12 микрон, а скорость резания 2,5 м/с.

При выполнении специальных работ, таких как ремонтная проточка восстановленного конца вала, на переносном станочном модуле предусмотрен достаточно широкий диапазон частоты вращения и величин подач инструмента, а также использование резцов с пластинами ВК2 Мили ВК 8.

Базирование обрабатываемого изделия

Базирование обрабатываемого изделия осуществляется в три этапа:

1 этап. Установка изделия производится таким образом, что конец обработки совпадает с плоскостью О (рис. 2).

2 этап. Установка изделия с помощью контрольных бабок с заостренными центрами; изделие устанавливается так, чтобы по возможности центра бабок и центровых отверстий изделия совпадали. В этом случае неизбежно будет возникать погрешность установки, которую условно называем погрешностью предварительной установки D£1,5¸2 мм (рис. 3).

2 этап. Точное базирование изделия - коррекция погрешности предварительной обработки. Для этого устанавливаются мерные диски на пинолях бабок, а на концах вала электродвигателей устанавливается пишущий корунд. На мерных дисках устанавливается диаграммная бумага. При проворачивании электродвигателя на диаграммной бумаге отображается след вращения вала, по смещению центра вращения определяется величина толщины регулировочных пластин (рис. 3) величина перемещения в плоскости (см. рис. 4а)

Данная операция по точной установке производится в двух плоскостях. Плоскость О и плоскость О1 (рис. 2). Окончательная выверка правильности установки изделия осуществляется в двух плоскостях О и О1, согласно схеме рис. 4б. При необходимости производиться дополнительная коррекция изделия и его закрепления на станке.

Рис. 3. Схема точной установки обрабатываемого изделия

1 – бабки, 2 – индикатор часового типа, 3 – обрабатываемый электродвигатель,

4 – подставка, 5 – базовая погрешность, 6 – регулировочные пластины.

Рис. 4

1 – карандаш, 2 – мерный диск, 3 – след вращения до установки,

4 – след вращения после установки

 

Настройка и наладка станка на обработку цилиндрических и конических поверхностей.

1. Обработка концов валов цилиндрической формы

Рис. 5. Переносной станочный модуль обработка цилиндрической поверхности

1 – привод главного движения, 2 – обрабатываемое изделие, 3 – суппорт,

4 – установочные бабки, 5 – головка суппортов, 6 – шток.

 

Обработка тормозных барабанов производится аналогично обработки концов валов. Отличие заключается в изменении частоты вращения главного движения.

2. Обработка концов валов конической формы

Особенности обработки конических концов валов электродвигателя заключается в том, что необходимы специальные инструменты. В нашем случае это втулка для контроля правильности конической поверхности по прилеганию (рис. 6) позволяющий произвести предварительную установку инструмента в виде чертилки. Далее осуществляется поворот головки суппортов вокруг центровика 6 (рис. 5). После выверки и закрепления производится лезвийная обработка и шлифование поверхности. Надо учитывать, что при установки шлифовальной головки нужно произвести точную доводку шлифовального круга, который точно закрепляется на стойке (рис. 8).

Рис. 6. Втулка для проверки конусности

Рис. 7. Настройка станка на обработку конического конца вала

Рис. 8.

1 – шлифовальный круг, 2 – алмазная головка, 3 – стойка

Обеспечение надежного отвода стружки при обработки коллектора.

При обработке коллектора используется специально заточенный резец. Геометрия, которого рассчитана на обработку медного сплава. Инструмент устанавливается в резцедержки для точного врезания. Толщина снимаемого слоя зависит от состояния рабочей поверхности коллектора и не превышает0,5 мм. Обработка ведется в один проход.

Процесс обработки представляет собой прерывистое резание. Элементы стружки представляют собой крупицы со спиралевидной структурой.

Для предотвращения попадания стружки внутрь электродвигателя применяются специальные приспособления. Сборник стружки (см. рис. 9) резец находится внутри сборника, сам сборник плотно прижат к обратной поверхности. Стенки сборника из пружинистого материала. В полости сборника стружки поддерживают пониженное давление воздух сжатый, воздух стремится через микрощели.

Пониженное давление создается с помощью пылесоса или вакуумной установки, по завершении обработки сборник стружки снимается вместе с собранной стружкой.

После лезвийной обработки производится операция полирования (см рис. 10) с помощью деревянного притира оснащенного шлифкуркой зернистостью 10-15мм.

Рис 9. Сборник стружки

1 – резец, 2 – резцедержка, 3 – сборник стружки,

4 – шланг для отвода воздуха, 5 – коллектор.

Притир устанавливается вместо микрометрической резцедержки, для отвода шлама предусмотрен вакуумный отсос.

Рис. 10. Шлифование коллектора.

1 – притир, 2 – резцедержки, 3 – вакуумный отсос

Кинематика переносного станочного модуля

Кинематикой станка предусмотрено обеспечение двух движений и движения подач. Главное движение осуществляется с помощью асинхронного электродвигателя 3,6 кВт через понижающий редуктор 1:15, это кинематическая схема также содержит телескопический карданный вал и трехкулачковый самоцентрирующий патрон для зажима конца вала обработанного электродвигателя. (рис. 11).

Рис. 11. Кинематическая схема привода главного движения

1 – электродвигатель, 2 – редуктор,

3 – телескопический карданный вал, 4 – патрон, 5 – муфта.

 

Кинематическая схема подач рассчитана на податочное перемещение резца и шлифовальной головки. Для перекрытия всего диапазона подач главным элементом цепи подач являются электродвигатели с возможностью регулирования частоты вращения. Частота регулирования находится в пределах 100¸3000 об/мин.

Уравнение кинематического баланса для минутной подачи обработки SМ, можно записать в виде (рис. 12).

мм/мин (2)

где nдв. – частота вращения электродвигателя, zа, zб – число зубьев сменной пары, z – число зубьев, m – модуль.

Рис. 12. Кинематическая схема механизма подач.

zа =20, zб =40, m=3 мм

 

При этом используются минимальных оборотов электродвигателя равным 100 об/мин. минимальная минутная подача обработки SМmin равна 2,325 мм/мин. Такое значение SМmin обеспечивает высокое качество при обработке резцом. Диапазон частот вращения электродвигателя при лезвийной обработки находится в пределах от 100 до 2000 об/мин.

При шлифовании уравнение кинематического баланса записывается аналогично, отличием является то, что частота вращения электродвигателя лежит в пределах от 1000¸3000 об/мин.

Кинематическая схема привода шлифовальной головки содержит самостоятельный двигатель 0,5 кВт с частотой вращения 2880 об/мин. Головка содержит сменные шкивы и ременную передачу (рис 13).

Рис. 13. Кинематическая схема привода шлифовальной головки

 

Для предотвращения вибрации производится подбор ремня, обеспечивающий вращение круга без дисбаланса. Шлифовальный круг периодически подвергается правки с помощью алмазного карандаша (рис. 8).

Практические особенности использования переносного станочного модуля

Условия эксплуатации коллекторов различаются существенным образом. Так как работа электродвигателей имеет различные частоты вращения и передаваемые мощности. На коллектор кроме механических и тепловых нагрузок действую электрические нагрузки, результатом которых являются старение и износ изоляции, искрение щеток, что приводит к пробою между ламелями, поэтому коллектор подвержен не только механическому износу под действием трения щеток, но и электроэрозионному износу, который на крупных электрических машинах является доминирующим в результате действия токов, достигающих сотен ампер. В результате проведенной классификации коллекторов требуются существенно различающиеся технологические подходы для обработки рабочей поверхности коллектора.

Переносной станочный модуль рассчитан на обработку всех известных конструкций коллекторов: литые, с кольцами, разборные рис. 14

Рис. 14

Рабочая поверхность коллектора после эксплуатации представляет собой шероховатую неоднородную поверхность, а также раковины от электроэррозии (рис. 15).

Рис. 15 Характер износа рабочей поверхности коллектора

 

При обработке двигатель устанавливается на передвижном станочном модуле, а если требуется, снимается одна из щеточных бракет для освобождения доступа к обрабатываемой поверхности. Преимуществом предложенного станочного модуля является то, что электродвигатель не подвергается разборке, что позволяет сохранить установившиеся межэлементные связи электродвигателя и исключает затраты времени на приработку.

Особенности обработки концов валов электродвигателей на лапах в производственных условиях

Обработка концов валов является актуальной для крупных электродвигателей, находящихся длительное время в эксплуатации.

Существуют два метода восстановления концов валов.

Первый заключается в том, что повреждение конца вала устраняется проточкой, дальнейшей шлифовкой (рис. 16, рис. 17), а сопрягаемая с концом вала деталь подвергается наплавке по внутренней поверхности с последующей обработкой до размера необходимого для посадки на рабочий конец вала.

Второй способ заключается в том, что изношенный конец вала подвергается наплавке с соблюдением необходимых условий изоляции, исключающих электрический пробой электродвигателя. В этом случае электродвигатель помещают на резиновый коврик, а заземление подводят непосредственно к наплавляемому концу вала таким образом, чтобы токи протекали по короткому пути, что исключит появление электроэррозии на подшипниках, катушках и коллекторе.

Дальнейшая механическая обработка осуществляется как описано в главе 4 при условии, что при обработке используются резцы, оснащенные твердосплавными пластинками ВК-8 или ВК2М и др.

Базирование на переносном станочном модуле обработанного двигателя осуществляется после выполнения наплавочных работ по изложенной выше технологии.

Рис. 16

Рис. 17

 

Особенности обработки концов валов фланцевых электродвигателей в производственных условиях

Для реализации обработки необходимо специальное установочное приспособление, выполненное в виде кронштейна с прямым углом и закрепленным в плоскости обработки О (рис. 18.)

Выверка производится совместно с кронштейном при помощи установочных центров по центровым отверстиям вала электродвигателя.

При этом коррекция положения оси двигателя проводится совместно с кронштейном.

Положение координат кронштейна приведено на рис. 19

Рис. 18

1 – резец, 2 – электродвигатель, 3 – установочное приспособление

4 – базовая поверхность.

Рис. 19

 

При этом необходимо учитывать плоскость ZOX и ZКOК ХК совпадают, так как монтаж кронштейна ведется на общем плазу.

Особенности обработки конических концов валов электродвигателей с моторноосевым подшипником

Обработка конических концов волов электродвигателей с моторно осевыми подшипниками представляет собой оригинальную задачу, связанную с применением специального ложемента, имитирующего положение двигателя на электровозе. Наличие регулируемой опоры в ложементе позволяет выдержать высоту до центра оси вращения электродвигателя Нconst и положение постоянной (рис. 20).

При обработке необходимо добиться благоприятного положения координат ложемента ХмУмZм и механизма подач ХпУпZп.

Координаты ХУZ  ХмУмZм и ХпУпZп имеют общую плоскость ZOX (рис. 21).

Координационная система механизма подач поворачивается под углом по отношению к системе координат станка на общей плоскости ZOX. Контроль положения механизма подач осуществляется по шаблону и мерным втулкам.

Мерная втулка используется после пробного прохода шлифовальной головки.

Рис. 20

1 – опора регулирующая, 2 – плита, 3 – моторноосевые опоры

 

Рис. 21

xzy – система координат станочного модуля;

xМzМyМ – система координат ложемента;

xПzПyП – система координат механизма подач.

 

Точность обработки конической поверхности контролируется с помощью мерной втулки с использованием краски, по количеству пятен на обрабатываемой поверхности.

Конусность обработки концов валов лежит в пределах , в зависимости от типа электродвигателя.

Особенности обработки контактных колец асинхронных электродвигателей с фазным ротором

Отличительной особенностью является, что при обработке контактных колец возможно появление сливной стружки. Поэтому необходимо предусмотреть специальные меры ее отвода в виде щитков, крючков и пр.

Геометрия резца преимущественно выполняется так, что она обеспечивает стружку скалывания. При этом следует иметь в виду, что кольца часто выполняются из различных материалов: сталь, латунь, бронза, медь. Применение того или иного материала влияет на выбор щеток.

Иногда возникают сложности с обработкой контактных колец из-за нежесткости их крепления на валу, а также из-за высокой твердости (НRС 54÷55) колец, выполненных из износостойкой закаленной стали. В этом случае целесообразно применять резцы, оснащенные твердосплавными пластинами марки Т15К6 или Т30К4. Для повышения жесткости контактных колец на заводе «Электромашина» разработана специальная конструкция блока контактных колец с надежным креплением на валу.

Особенности обработки тормозных барабанов экскаваторных электродвигателей

Обработка тормозных барабанов обычно производится на двигателях, применяемых на вскрышных экскаваторах. Необходимо учитывать, что барабаны подвергаются большим нагрузкам, поэтому рабочая поверхность часто имеет грубые повреждения в виде царапин, наплывов и задиров. Периодичность обработки барабанов зависит от интенсивности эксплуатации экскаватора.

И как правило, обработка барабанов совмещается с очередным ремонтом электродвигателя.

5.8. Технические характеристики переносного станочного модуля

  1. Габариты обрабатываемого изделия по высоте оси вращения – 200¸500мм.
  2. Масса обрабатываемого изделия – до 3500кг.
  3. Диапазон обрабатываемых цилиндрических концов валов по длине– L=120¸250мм.
  4. Диапазон обрабатываемых концов валов по диаметру – Æ 50¸200мм.
  5. Диапазон обрабатываемых коллекторов по диаметру – Æ 200¸450мм.
  6. Диапазон обрабатываемых коллекторов по длине – L=60¸280мм.
  7. Максимальный угол поворота направляющих главной подачи при обработке концов валов конической формы – 0¸10°.
  8. Диапазон регулирования частоты вращения обрабатываемого изделия – 60¸300 об/мин.
  9. Диапазон продольных подач при лезвийной обработке – 0,05¸0,20 мм.
  10. Диапазон продольных подач при шлифовке – 40¸120 мм/мин.
  11. Частота вращения шлифовальной головки – 600¸800 об/мин.
  12. Диаметр абразивного круга при шлифовке концов валов – Æ 200¸250 мм.
  13. Диапазон поперечного врезания – Æ 0,0005¸0,3 мм.
  14. Установленные мощности электродвигателей на переносном станочном модуле:


a) для главного привода – 1 кВт;
b) для привода продольных подач – 200 Вт:
c) для привода шлифовального круга – 1 кВт.


15. Масса переносного станочного модуля (без обрабатываемого изделия) –1850 кг.
16. Габариты переносного станочного модуля по плите – 1600´2500 мм.
17. Точность обработки согласно ГОСТа 25347-82.
18. Давление подводимого сжатого воздуха – 4¸6 атм.
19. Цена деления микрометрической резцедержки


Технические характеристики могут быть изменены в зависимости от требований заказчика.

 
 
 
 
 
© 2012-2017 ООО «Электромашина»: Производство электрооборудования
Разработка сайта - Doguran