CN102969822A

CN102969822A - 一种轴承可更换的电机结构及电机轴承更换方法

Info

Publication number: CN102969822A
Application number: CN2012104517821A
Authority: CN
Inventors: 侯哲
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: CN102969822B

Abstract

一种轴承可更换的电机结构及电机轴承更换方法，其主轴（6）分为中间轴段（602）和位于中间轴段（602）两侧的两个轴伸段（601、603）。电机两侧的端盖中间各有一个有可拆卸的小端盖（71）。轴伸段（601）和小端盖（71）中心孔间安装轴承（51）。小端盖（71）、轴伸段（601）、轴承（51）和轴承密封附件（811、812）组成轴承端部装配部件。更换轴承（51）时首先将转子（4）固定，分别解除轴伸段（601）和中间轴段（602）、小端盖（71）和电机的端盖（11）之间的螺栓连接后，将轴承端部装配部件沿电机轴线方向整体卸除。再将新的轴承端部装配部件沿电机轴线方向安装到位，恢复轴伸段（601）和中间轴段（602）、小端盖（71）和电机端盖（11）之间的螺栓连接，解除转子（4）固定。

Description

一种轴承可更换的电机结构及电机轴承更换方法

技术领域

本发明涉及一种轴承可更换的电机结构及其更换电机轴承方法。

背景技术

常规内转子电机主要由机座、机座内壁的定子，机座两侧的端盖、主轴、安装在主轴上的转子及轴承等部件组成，轴承安装在端盖和主轴之间，起到固定支撑主轴的作用。轴承在电机总成本中的占比很小，但却是电机中的重要部件，其运行性能将直接影响电机寿命，对于某些特殊用途的电机，例如在高空中安装的风力发电机，电机的拆装费用要远远大于轴承的价格，因此开发轴承可更换的电机结构有现实的工程意义和经济效益。

轴承的更换包括拆卸、安装和游隙调整及预紧等步骤。根据轴承的尺寸和与轴的配合情况，轴承的拆卸过程有冷拆卸和热拆卸两种类型，轴承的安装过程也有冷安装和热安装两种类型。对于安装配合不是太紧的小轴承的更换，可以采用合适的拉拔器将轴承整体拔出，然后再利用特制的工装通过敲击的方式进行安装。对内外圈分离的小型轴承（如无挡边或只有一侧带挡边的圆柱滚子轴承）来说，可以将外圈和滚子卸除之后，利用专用的加热装置加热内圈，再通过专用的轴承拔出装置将内圈拔出。对于分离式轴承的安装，内圈和外圈可以分别安装，但必须确保内圈对准外圈，以避免划伤轴承的滚道和滚动体。对于较大型的轴承，如果是以过盈配合的方式安装，一般需要更大的力才可以把轴承卸下。尤其是经过长期使用，可能已出现有蠕动腐蚀问题的轴承。因此在拆卸大型的轴承时，采用注油法是更简便的方法，但必须在轴承配置中加工一些所需的油路和油槽。而较大型的轴承的安装同样需要更大的力才可以把轴承安装到位，以机械式的冷安装方法一般是不可能的。因此有可能需要采用热安装的方法，把整个轴承、内圈或轴承座在安装前加热。此外，对于安装到位的轴承，有些还需要利用专用设备进行游隙调整和预紧，以达到提高刚性、降低噪声和延长工作寿命的目的。

轴承是电机中的精密部件，拆卸和安装过程必须采用正确的方法、正确的工具和保持环境的清洁。不合适的拆卸过程将损坏与轴承配合的轴面，而不合适的安装过程将损坏轴承，这都将严重影响新安装的轴承的寿命。在电机现场更换轴承，往往受制于空间和条件限制，很多拆装的工具无法布置，给轴承的更换过程带了不可克服的困难。此外在现场更换轴承还必须面临一个新轴承安装前的处理难题，如果轴承处理不当（例如包装破损等），则有可能使污染物进入轴承，而轴承出厂前涂抹有防锈剂，如果不进行适当的清洗和晾干，将影响到轴承润滑，使轴承寿命降低。以上这些都对轴承的现场更换过程提出了严峻的挑战。

中国专利200510046344.7提出了一种航空发动机组件中关节轴承更换的方法，中国专利201110123957.1提出了兆瓦级风力发电机轴承简易更换方法，中国专利201110338054.5提出了一种轴承的更换方法，申请号为200980126460.6的专利提出了一种包括主轴承的风力涡轮机和更换该主轴承的方法，以上各专利和文献中关于轴承可更换的设计还局限于在机械设备安装现场更换轴承本体的方法和工艺过程，最主要的不足就是没有考虑轴承现场更换会遇到的各种困难及对新安装轴承的安装质量和运行效果的评估。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术更换轴承的困难，提出一种轴承可更换的电机结构以及更换电机轴承的方法。

本发明的电机轴为分段式设计，电机端盖中间布置有可拆卸的小端盖。小端盖、轴伸段、轴承和轴承密封附件组成轴承端部装配部件。轴承的更换过程不需要单独更换轴承本体，只需要将需要更换的轴承端部装配部件整体移除，然后将工厂内装配好的新的轴承端部装配部件整体安装到位即可，降低了现场工作量，减小了电机轴承更换的难度。

本发明采用以下技术方案。

本发明的电机由机座、机座内壁的定子、机座两侧的端盖、主轴、安装在主轴上的转子及轴承等部件组成。

所述的电机主轴为分段式：主轴分为中间轴段和位于中间轴段两侧的两个轴伸段，中间轴段和两个轴伸段之间采用螺栓连接。中间轴段采用焊接或过盈配合等方法安装在转子中心孔内。

所述的电机两侧的端盖中间各装有一个有可拆卸的小端盖，所述的小端盖与电机的端盖通过螺栓连接，也可以采用能够拆卸分离并可再次安装的其他连接方式。所述的两个轴伸段的最大外径小于小端盖与电机的端盖配合面的内径。

所述的轴伸段上轴承安装位置的外径与轴承的内环相配合，小端盖也作为轴承座使用，小端盖中心孔的内径与轴承的外环相配合，轴承安装在轴伸段和小端盖之间，起到固定支撑主轴的作用。此外还有一些轴承密封附件安装在小端盖上，所述的轴承密封附件包括位于轴承两侧的轴承密封外盖和轴承密封内盖等，起到密封轴承，防止润滑油（脂）外泄和外部杂质颗粒进入轴承本体的作用。小端盖、轴伸段、轴承和轴承密封附件组成轴承端部装配部件。

所述的电机两侧的端盖上开有人孔，用于转子固定工装的进出和电机的轴伸段和中间轴段之间螺栓连接的拆装施工。

轴承的更换过程分为以下几个步骤：

第一步首先需要将转子固定。由于重力和磁拉力的作用，如果解除轴承的支撑，转子轴线将与定子轴线发生偏移，轻则影响气隙均匀度进而影响电机质量，重则转子外表面与定子内表面会发生磕碰和擦撞，所以在更换轴承前必须首先将转子固定；

第二步是分别解除电机的轴伸段和中间轴段、小端盖和电机端盖之间的螺栓连接，将需要更换的旧的轴承端部装配部件沿电机轴线方向整体卸除；

第三步是将新的轴承端部装配部件沿电机轴线方向安装到位，恢复轴伸段和中间轴段、小端盖和电机端盖之间的螺栓连接。

最后是解除转子固定，完成轴承更换。

本发明的优点是不需要在电机安装现场更换轴承本体，而是将与轴承配合的轴伸段与轴承座（即小端盖）整体卸除，再将地面厂内装配好的新的轴承端部装配部件安装到位，这样就免除了电机安装现场拆装轴承本体所需要的各种工具和工装，降低了电机安装现场拆装轴承的难度和工作量，同时也提高了轴承的安装质量，为电机的可靠运行提供了保障。

本发明不仅适用于电机，也适用于其他有轴承更换需要的旋转机械结构。

附图内容

图1为电机的整体结构示意图；

图2为轴承端部装配部件结构示意图；

图3为轴承端部装配部件整体拆除示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明电机的整体结构如图1所示。电机由机座2、机座内壁的定子3、机座一侧的第一端盖11和机座另一侧的第二端盖12、主轴6、安装在主轴上的转子4及两个轴承等部件组成。

本发明中的电机主轴为分段式，即主轴分为中间轴段602和两个轴伸段601和602。第一轴伸段601位于中间轴段602的一侧，第二轴伸段603位于中间轴段602的另一侧，中间轴段602、第一轴伸段601和第二轴伸段603三段之间采用螺栓连接。中间轴段602采用焊接或过盈配合等方法安装在转子4中心孔内。也可以取消中间轴段，将两个轴伸段直接用螺栓固定在转子4中心孔两侧的端面上。

由于本发明中电机机壳两侧的结构相似，因此以下仅以电机机壳一侧的结构来进行说明。

所述的电机的端盖11中间有一个有可拆卸的小端盖71，小端盖71与电机的端盖11通过螺栓连接。轴伸段601的最大外径小于小端盖71与电机端盖11配合面的内径。

所述的轴伸段601上轴承安装位置的外径与轴承51的内环相配合，小端盖71也作为轴承座使用，小端盖71的中心孔的内径与轴承51的外环相配合，轴承51安装在轴伸段601和小端盖71之间，起到固定支撑主轴的作用。此外还有轴承密封附件安装在小端盖71上，包括位于轴承两侧的轴承密封外盖811和轴承密封内盖812等。小端盖71、轴伸段601、轴承51和轴承密封附件组成轴承端部装配部件。如图2所示。

轴承51的更换过程分为以下几个步骤：

第一步首先将转子4固定。可以采用在定子3和转子4之间的气隙中塞入不锈钢楔块9或者采用特定的工装将转子4与端盖11或者机壳2固定住。

第二步是分别解除轴伸段601和中间轴段602、小端盖71和电机端盖11之间的螺栓连接，将需要更换的旧的轴承端部装配部件沿电机轴线方向整体卸除，如图3所示。

第三步是将全新的轴承端部装配部件沿电机轴线方向安装到位，恢复轴伸段601和中间轴段602、小端盖71和电机端盖11之间的螺栓连接。

最后是解除转子4固定，如此即完成轴承51更换。

Claims

1.一种轴承可更换的电机结构，其特征在于，所述的电机结构由机座（2）、机座内壁的定子（3），机座两侧的端盖（11、12）、主轴（6）、安装在主轴（6）上的转子（4）及轴承组成；所述的主轴（6）为分段式，所述的主轴（6）分为中间轴段（602）和位于中间轴段两侧的两个轴伸段（601、603），中间轴段（602）和两个轴伸段（601、603）之间采用螺栓连接；中间轴段（602）安装在转子中心孔内；电机两侧的端盖（11）中间各有一个有能够拆卸的小端盖（71），所述的小端盖（71）与电机端盖（11）用螺栓连接；轴伸段（601）和小端盖（71）中心孔之间安装有轴承（51）。

2.按照权利要求1所述的电机结构，其特征在于，所述的轴伸段（601）的最大外径小于所述的小端盖（71）与电机的端盖（11）配合面的内径。

3.按照权利要求1所述的电机结构，其特征在于所述的小端盖（71）、轴伸段（601）、轴承（51），以及轴承密封附件组成轴承端部装配部件。

4.按照权利要求3所述的电机结构，其特征在于所述的轴承密封附件包括位于轴承（51）两侧的轴承密封外盖（811）和轴承密封内盖（812）。

5.按照权利要求1所述的电机结构，其特征在于取消所述的中间轴段（602），两个轴伸段（601、603）直接通过螺栓固定在转子（4）的中心孔两侧的端面上。

6.按照权利要求1所述的电机结构，其特征在于电机两侧端盖上开有人孔（111），用于转子固定工装的进出。

7.权利要求1所述的电机结构的电机轴承更换方法，其特征在于，所述的更换方法包括以下步骤：

1）利用工装将转子（4）固定；

2）分别解除轴伸段（601）和中间轴段（602）、小端盖（71）和电机端盖（11）之间的螺栓连接，将需要更换的旧轴承端部装配部件沿电机轴线方向整体卸除；

3）将全新的轴承端部装配部件沿电机轴线方向安装到位，恢复轴伸段（601）和中间轴段（602）、小端盖（71）和电机端盖（11）之间的螺栓连接；

4）解除转子（4）固定，完成轴承（51）更换。