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[摘 要]在市场经济及节能环保的大环境下，煤炭企业的生存、发展受到了极大的限制，行业竞争更加激烈，如何提高检修能力，降低维修成本，已成为企业生存必须解决的难题。本文针对电机检修中端盖轴承室修复工艺及方法进行简单阐述，以供参考。
[关键词]矿用；隔爆型三相异步电动机；轴承室；金属修补剂；车削；公差
中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0121-02
引言
作为矿井生产辅助单位，电气车间主要针对矿井各类小型设备进行修复，其中矿用隔爆型三相异步电动机修复是主要业务之一（以下简称电机），在电机检修中，经常会出现电机轴承室与轴承外圈配合处尺寸严重超差，导致设备损坏。传统方式一般采用打麻点方式进行修复，但此方法会导致设备二次损坏超差量急剧增大；此时只能更换电机端盖，造成材料浪费，导致维修成本增加，且由于此类配件非标准件，配件提报困难，增加设备检修周期，严重制约矿井生产。因此，寻找一种便捷的端盖轴承室修复工艺已成为降本增效的必由之路。
1、电机检修基础知识
1.1 三相异步电动机工作原理
三相异步电动机是利用电磁感应原理将电能转化为机械能的一种设备，常用于带动其他设备运转。在三相异步电动机定子铁芯中，对称的镶嵌有三相定子绕组。
1）当向电机送电后，称三相定子绕组中流过三相对称电流，此时电动机气隙周围上产生旋转磁场；
2）转子绕组因与旋转磁场中做切割磁感线的运动，而产生感应电动势；
3）感应电动势会产生感应电流，其方向可用右手定则判断。
4）载流导体在旋转磁场中受到力的作用，形成力矩，力矩对电机转轴形成电磁转矩，从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来，用左手定则可以判断转子的旋转方向。
1.2 三相异步电动机结构及作用（表1）
为了提高绕组的利用率和绕组分布系数，三相绕组通常在槽内按60度相带分布，也就是每极每相占据60度电角度的位置，因为每机为180度电角度，因此可分为三个相带；为了满足三相异步电动机的运行要求，在设计和绕制三相定子绕组时均采用三相对称绕组，三相对称绕组符合以下条件：
（1）三相绕组在空间位置上分别相差120度电角度；
（2）每相绕组的导体数、并联支路数、导体规格一致；
（3）每相绕组的导体或线圈在空间的分布规律相同。
1.3 接线方式
三相異步电动机连接方式有两种，一种是星形连接方式（Y），另一种是三角形连接方式（△）。（图1）
2、电机端盖轴承室损坏原因分析
2.1 转子轴弯曲变形（转子动平衡不良），导致电机运行时轴承振动量增大，电机端盖与轴承外圈配合处超差。
2.2 电机装配工艺差，电机转子、轴承、端盖不同心，导致电机运行时振动量增大。
2.3 电机装配不合理，运行时跑外圈，导致轴承室超差。
2.4 电机运行时轴承剧烈振动，导致轴承室损坏，引起轴承振动的主要原因有：
（1）三相电流不平衡；
（2）各相电阻电抗不平衡；
（3）三相电压不平衡；
（4）电机缺相运行；
（5）电动机不对称运行等。
2.5 电机润滑脂加注量不足，导致设备缺油运行，轴承发热，引起轴承内外圈相对运动导致配合间隙增大。
3、端盖轴承室修复方法及工艺
3.1 电刷镀工艺修复
由于轴承室材质为铸铁件，铸铁件较易产生铸造缺陷（缩孔、砂眼、偏析等），在使用时，缺陷处易存在较多油污，油污处理不干净时，很难保证镀层与基体的结合强度，因此铸铁件使用电刷镀修复工艺难度更大一些。且目前，市面上常用的镀锡液镀层沉积速度慢，液体内含有毒有害物质，对作业人员身体健康存在一定安全隐患。
3.2 补焊、车削工艺修复
目前，各类转子轴损伤后，多采用补焊、车削工艺进行修复，但轴承室使用此工艺者仍较少，究其原因主要如下：
（1）铸铁件补焊工艺要求高，焊接工艺不过关易导致焊接层整体脱落。
（2）补焊后，材料硬度相对增高，导致车削难度增大。
3.3 使用新型材料修复
随着检修工艺的不断完善，目前，主要使用此方式进行轴承室修复。
3.3.1 车床加工工艺修复法
（1）使用有机溶剂清洗端盖轴承室内油污等杂质或采用氧气、乙炔烘烤去油，直至工件表面无“断水”现象，说明工件表面油污已处理干净。
（2）将端盖轴承室修复部位表面进行粗糙处理，粗糙度越大越好。必要时，可在待修复的部位车削出粗糙的螺纹表面，增加材料粘接面积（如图2）。
（3）调和新型高分子聚合物材料，在待修复部位表面涂抹一层高分子修复材料并留有加工余量，保证材料有效粘接及覆盖，避免出现气孔现象。
（4）材料固化后进行机加工。加工过程中要避免使修复材料受到冲击力或剥离力，避免温度过高；在车削加工时，车床转速应小于600r/min，吃刀量小于0.3mm，车削加工刀具使用加工铸铁的普通合金刀头即可，材料尖角部位需倒角处理。
（5）加工尺寸按图纸所注配合公差的上偏差或大于上偏差0.03～0.05mm执行（高分子材料具有金属所不具备的退让性），以满足轴承装配时的配合精度要求。
（6）车削过程中，注意检查刀头的磨损情况，避免出现车削部位成锥度。
（7）安装各零部件，有过盈配合时要采用合适装配工艺，避免对修复部位进行锤击、磕碰。
3.3.2 部件对应关系工艺修复法 （1）拆卸轴承室内轴承，确保有足够的施工空间，清洗轴承室，使用千分尺测量轴承室磨损情况，确定未磨损基准面，确定材料用量。
（2）精制圆柱形模具，外径尺寸在轴承外径尺寸的基础上减小2-3丝；同时模具要宽于轴承室的宽度2-3cm。
（3）将轴承室磨损部位表面进行打磨处理，去除杂质及氧化层并增加表面粗糙度。（未磨损的基准面不允许打磨）
（4）再次清洗轴承室及模具，确保表面干净、干燥。
（5）模具外圈涂抹复合材料脱模剂，需涂抹均匀无死角，涂抹厚度越薄越好，自然晾干或风干。
（6）调和高分子聚合物材料，直到无色差。将调和好的材料涂抹于待修复部位，反复挤压，确保材料充分粘结。涂抹厚度要略大于标准尺寸；迅速将模具安装在轴承位置，并紧固内外压盖固定。（轴承室未磨损基准面避免涂覆材料）
（7）材料固化后，拆卸并清理修复表面。修复部位用400目以上砂纸对表面进行打磨后，用有机溶剂清洗，以去除高点和除脱模剂。
（8）按照装配工艺进行安装。
3.3.3 基准刮研工艺修复法
（1）拆卸待修复部件，确保有足够的施工空间。
（2）拆卸轴承露出待修复轴承室表面，确定轴承室未磨损基准面，检查磨损尺寸确定材料用量。
（3）清洗轴承室内油脂，必要时用乙炔烤出渗入轴承室表面的油脂，直到无火星四射为止。
（4）使用打磨機打磨轴承室磨损部位或使用100目砂纸打磨，去除杂质及氧化层并增加表面粗糙度（可打麻点）。
（5）用有机溶剂将待修复部位和相对应的零件清洗干净，确保表面无油、干燥。
（6）用无水乙醇擦洗工装外圈并涂抹复合材料脱模剂，需涂抹均匀无死角，涂抹厚度越薄越好，自然晾干或风干。
（7）调和高分子聚合物材料，将调和好的材料涂抹于待修复部位，用油手指反复挤压，以确保材料充分粘结。涂抹厚度要略高于标准尺寸，然后用平板尺或刮尺依托轴承室基准面按一个方向将多余材料刮掉。（如图3）
（8）固化后用80目砂纸对表面进行打磨，主要目的是去除高点，并粗化修复后的材料表面。
（9）再次调和适量材料，在第一遍材料的基础上薄薄涂抹20丝左右厚度的材料（轴承室两边可以预留3-5mm不涂），在晾干的轴承外圈脱模剂基础上也薄薄涂抹20丝左右厚度的材料（轴承两边可以预留3-5mm不涂）后直接进行轴承的装配。（如图4）
（10）快速装配，防止材料固化，（环境温度24℃时，20-30分钟装配到位）到位后将挤出的修复材料用刮板去除，（避免材料掉入轴承滚道），在材料固化之前最好不要移动零部件。
（11）按照装配工艺进行安装。
4、结束语
根据上述方法，结合工作实际，选取合适的修复工艺，在电机端盖轴承室修复的基础上拓展转子轴复业务，进一步降低维修成本。
参考文献
[1] JB/T10283-2008工程机械工业修补剂应用技术规范.
[2] 韩雪涛.电动机控制线路人民邮电出版社.
[3] 王志新.三相异步电动机的工作原理机械工业出版社.
[4] 边春元，满永奎电机原理及驱动—电机学基础（第5版）.人民邮电出版社.
[关键词]矿用；隔爆型三相异步电动机；轴承室；金属修补剂；车削；公差
中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0121-02
引言
作为矿井生产辅助单位，电气车间主要针对矿井各类小型设备进行修复，其中矿用隔爆型三相异步电动机修复是主要业务之一（以下简称电机），在电机检修中，经常会出现电机轴承室与轴承外圈配合处尺寸严重超差，导致设备损坏。传统方式一般采用打麻点方式进行修复，但此方法会导致设备二次损坏超差量急剧增大；此时只能更换电机端盖，造成材料浪费，导致维修成本增加，且由于此类配件非标准件，配件提报困难，增加设备检修周期，严重制约矿井生产。因此，寻找一种便捷的端盖轴承室修复工艺已成为降本增效的必由之路。
1、电机检修基础知识
1.1 三相异步电动机工作原理
三相异步电动机是利用电磁感应原理将电能转化为机械能的一种设备，常用于带动其他设备运转。在三相异步电动机定子铁芯中，对称的镶嵌有三相定子绕组。
1）当向电机送电后，称三相定子绕组中流过三相对称电流，此时电动机气隙周围上产生旋转磁场；
2）转子绕组因与旋转磁场中做切割磁感线的运动，而产生感应电动势；
3）感应电动势会产生感应电流，其方向可用右手定则判断。
4）载流导体在旋转磁场中受到力的作用，形成力矩，力矩对电机转轴形成电磁转矩，从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来，用左手定则可以判断转子的旋转方向。
1.2 三相异步电动机结构及作用（表1）
为了提高绕组的利用率和绕组分布系数，三相绕组通常在槽内按60度相带分布，也就是每极每相占据60度电角度的位置，因为每机为180度电角度，因此可分为三个相带；为了满足三相异步电动机的运行要求，在设计和绕制三相定子绕组时均采用三相对称绕组，三相对称绕组符合以下条件：
（1）三相绕组在空间位置上分别相差120度电角度；
（2）每相绕组的导体数、并联支路数、导体规格一致；
（3）每相绕组的导体或线圈在空间的分布规律相同。
1.3 接线方式
三相異步电动机连接方式有两种，一种是星形连接方式（Y），另一种是三角形连接方式（△）。（图1）
2、电机端盖轴承室损坏原因分析
2.1 转子轴弯曲变形（转子动平衡不良），导致电机运行时轴承振动量增大，电机端盖与轴承外圈配合处超差。
2.2 电机装配工艺差，电机转子、轴承、端盖不同心，导致电机运行时振动量增大。
2.3 电机装配不合理，运行时跑外圈，导致轴承室超差。
2.4 电机运行时轴承剧烈振动，导致轴承室损坏，引起轴承振动的主要原因有：
（1）三相电流不平衡；
（2）各相电阻电抗不平衡；
（3）三相电压不平衡；
（4）电机缺相运行；
（5）电动机不对称运行等。
2.5 电机润滑脂加注量不足，导致设备缺油运行，轴承发热，引起轴承内外圈相对运动导致配合间隙增大。
3、端盖轴承室修复方法及工艺
3.1 电刷镀工艺修复
由于轴承室材质为铸铁件，铸铁件较易产生铸造缺陷（缩孔、砂眼、偏析等），在使用时，缺陷处易存在较多油污，油污处理不干净时，很难保证镀层与基体的结合强度，因此铸铁件使用电刷镀修复工艺难度更大一些。且目前，市面上常用的镀锡液镀层沉积速度慢，液体内含有毒有害物质，对作业人员身体健康存在一定安全隐患。
3.2 补焊、车削工艺修复
目前，各类转子轴损伤后，多采用补焊、车削工艺进行修复，但轴承室使用此工艺者仍较少，究其原因主要如下：
（1）铸铁件补焊工艺要求高，焊接工艺不过关易导致焊接层整体脱落。
（2）补焊后，材料硬度相对增高，导致车削难度增大。
3.3 使用新型材料修复
随着检修工艺的不断完善，目前，主要使用此方式进行轴承室修复。
3.3.1 车床加工工艺修复法
（1）使用有机溶剂清洗端盖轴承室内油污等杂质或采用氧气、乙炔烘烤去油，直至工件表面无“断水”现象，说明工件表面油污已处理干净。
（2）将端盖轴承室修复部位表面进行粗糙处理，粗糙度越大越好。必要时，可在待修复的部位车削出粗糙的螺纹表面，增加材料粘接面积（如图2）。
（3）调和新型高分子聚合物材料，在待修复部位表面涂抹一层高分子修复材料并留有加工余量，保证材料有效粘接及覆盖，避免出现气孔现象。
（4）材料固化后进行机加工。加工过程中要避免使修复材料受到冲击力或剥离力，避免温度过高；在车削加工时，车床转速应小于600r/min，吃刀量小于0.3mm，车削加工刀具使用加工铸铁的普通合金刀头即可，材料尖角部位需倒角处理。
（5）加工尺寸按图纸所注配合公差的上偏差或大于上偏差0.03～0.05mm执行（高分子材料具有金属所不具备的退让性），以满足轴承装配时的配合精度要求。
（6）车削过程中，注意检查刀头的磨损情况，避免出现车削部位成锥度。
（7）安装各零部件，有过盈配合时要采用合适装配工艺，避免对修复部位进行锤击、磕碰。
3.3.2 部件对应关系工艺修复法 （1）拆卸轴承室内轴承，确保有足够的施工空间，清洗轴承室，使用千分尺测量轴承室磨损情况，确定未磨损基准面，确定材料用量。
（2）精制圆柱形模具，外径尺寸在轴承外径尺寸的基础上减小2-3丝；同时模具要宽于轴承室的宽度2-3cm。
（3）将轴承室磨损部位表面进行打磨处理，去除杂质及氧化层并增加表面粗糙度。（未磨损的基准面不允许打磨）
（4）再次清洗轴承室及模具，确保表面干净、干燥。
（5）模具外圈涂抹复合材料脱模剂，需涂抹均匀无死角，涂抹厚度越薄越好，自然晾干或风干。
（6）调和高分子聚合物材料，直到无色差。将调和好的材料涂抹于待修复部位，反复挤压，确保材料充分粘结。涂抹厚度要略大于标准尺寸；迅速将模具安装在轴承位置，并紧固内外压盖固定。（轴承室未磨损基准面避免涂覆材料）
（7）材料固化后，拆卸并清理修复表面。修复部位用400目以上砂纸对表面进行打磨后，用有机溶剂清洗，以去除高点和除脱模剂。
（8）按照装配工艺进行安装。
3.3.3 基准刮研工艺修复法
（1）拆卸待修复部件，确保有足够的施工空间。
（2）拆卸轴承露出待修复轴承室表面，确定轴承室未磨损基准面，检查磨损尺寸确定材料用量。
（3）清洗轴承室内油脂，必要时用乙炔烤出渗入轴承室表面的油脂，直到无火星四射为止。
（4）使用打磨機打磨轴承室磨损部位或使用100目砂纸打磨，去除杂质及氧化层并增加表面粗糙度（可打麻点）。
（5）用有机溶剂将待修复部位和相对应的零件清洗干净，确保表面无油、干燥。
（6）用无水乙醇擦洗工装外圈并涂抹复合材料脱模剂，需涂抹均匀无死角，涂抹厚度越薄越好，自然晾干或风干。
（7）调和高分子聚合物材料，将调和好的材料涂抹于待修复部位，用油手指反复挤压，以确保材料充分粘结。涂抹厚度要略高于标准尺寸，然后用平板尺或刮尺依托轴承室基准面按一个方向将多余材料刮掉。（如图3）
（8）固化后用80目砂纸对表面进行打磨，主要目的是去除高点，并粗化修复后的材料表面。
（9）再次调和适量材料，在第一遍材料的基础上薄薄涂抹20丝左右厚度的材料（轴承室两边可以预留3-5mm不涂），在晾干的轴承外圈脱模剂基础上也薄薄涂抹20丝左右厚度的材料（轴承两边可以预留3-5mm不涂）后直接进行轴承的装配。（如图4）
（10）快速装配，防止材料固化，（环境温度24℃时，20-30分钟装配到位）到位后将挤出的修复材料用刮板去除，（避免材料掉入轴承滚道），在材料固化之前最好不要移动零部件。
（11）按照装配工艺进行安装。
4、结束语
根据上述方法，结合工作实际，选取合适的修复工艺，在电机端盖轴承室修复的基础上拓展转子轴复业务，进一步降低维修成本。
参考文献
[1] JB/T10283-2008工程机械工业修补剂应用技术规范.
[2] 韩雪涛.电动机控制线路人民邮电出版社.
[3] 王志新.三相异步电动机的工作原理机械工业出版社.
[4] 边春元，满永奎电机原理及驱动—电机学基础（第5版）.人民邮电出版社.