精車對(duì)電機(jī)噪聲的影響及工藝控制方法

朱瑞花

（江蘇超力電器有限公司，江蘇 丹陽(yáng) 212321）

隨著人們生活水平的提高，用戶對(duì)汽車的舒適性要求不斷提高，噪聲問(wèn)題日益突顯。鼓風(fēng)電機(jī)是汽車空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，它帶動(dòng)葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)將新空氣送入空調(diào)風(fēng)道；并且安裝于儀表板附近，如有異常噪聲，用戶會(huì)非常關(guān)注。因此控制電機(jī)噪聲成為電機(jī)生產(chǎn)的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一。

1 鼓風(fēng)電機(jī)的組成及其工作原理

鼓風(fēng)電機(jī)主要由法蘭盤、定子、轉(zhuǎn)子、刷架、風(fēng)輪組成，如圖1所示。其中，定子由后蓋、殼體、磁瓦組成；轉(zhuǎn)子由軸、鐵心、換向器、漆包線繞組組成；刷架由前蓋、電刷固定架、電刷、引出線、電容、電感等組成。

鼓風(fēng)電機(jī)的工作原理是：外接電源通電，通過(guò)電刷-換向器將電流傳導(dǎo)給線圈，通電線圈在電磁力的作用下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，將新風(fēng)輸出給空調(diào)系統(tǒng)。殼體的剛性、前后蓋的同心度、軸的跳動(dòng)、換向器表面粗糙度、換向器圓度及片間差、電刷軟硬程度、轉(zhuǎn)子和葉輪的不平衡量等控制不當(dāng)都會(huì)對(duì)鼓風(fēng)電機(jī)的噪聲產(chǎn)生影響?，F(xiàn)僅就精車對(duì)電機(jī)噪聲的影響進(jìn)行分析。

2 常見(jiàn)的精車不合格及其對(duì)噪聲的影響

精車常見(jiàn)的故障有換向器圓度超差 （一般要求不大于3 μm）、換向器片間差超差 （一般要求不大于2 μm）、換向器表面粗糙度Ra超差 （一般要求控制在0.1～0.4 μm之間）。電刷在彈簧力的作用下壓緊于換向器的表面，當(dāng)圓度和片間差超差時(shí)，電刷會(huì)產(chǎn)生較大的彈跳振動(dòng)，從而使電機(jī)噪聲異常，甚至?xí)a(chǎn)生換向火花加速電刷的磨損。換向器表面粗糙度過(guò)小時(shí)，電刷在換向器表面滑動(dòng)會(huì)產(chǎn)生尖銳的噪聲；粗糙度過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大摩擦噪聲并且會(huì)影響電機(jī)使用壽命。

圖1 鼓風(fēng)電機(jī)組成示意圖

3 精車過(guò)程

精車機(jī)采用2個(gè)V型塊支撐轉(zhuǎn)子的軸承位，由平皮帶壓在電樞鐵心外圓上，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，平皮帶與電樞中心線成一定角度，使電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一軸向力，將電樞尾端緊靠定位擋塊，從而保證每次車削的位置統(tǒng)一且與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致，減少了誤差，提高了精度。轉(zhuǎn)子在精車機(jī)上裝夾示意圖如圖2所示。支撐轉(zhuǎn)子的V型塊工作面鑲有金鋼石，V型槽底部有一潤(rùn)滑孔。工作時(shí)，油霧自動(dòng)從底部油孔噴出，潤(rùn)滑V型塊的工作面，使得軸與V型塊間形成一層油膜，減少摩擦系數(shù)，延長(zhǎng)了V型塊的工作壽命同時(shí)避免了軸表面劃傷。

精車機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶的升降、速度以及精車刀的高度、進(jìn)退刀及走刀速度等參數(shù)，可在調(diào)試OK后存儲(chǔ)在設(shè)備內(nèi)，下次生產(chǎn)時(shí)，直接調(diào)用相對(duì)應(yīng)的程序號(hào)即可快速生產(chǎn)。

4 精車品質(zhì)的影響因素

4.1 刀具、切削量和切削速度的影響

換向器的車削是微量、斷續(xù)切削，刀具一般選擇硬度高、剛度大的金剛石車刀，但金剛石車刀具有脆和怕振動(dòng)的弱點(diǎn)，因此在調(diào)刀時(shí)必須注意，防止爆刀。

圖2 轉(zhuǎn)子在精車機(jī)上裝夾示意圖

車刀的刃角選擇不當(dāng)會(huì)造成車削產(chǎn)生的銅屑粘在換向器槽內(nèi)和換向器表面粗糙度超差。選擇刀具及刃角要求如圖3所示。

刀尖相對(duì)于轉(zhuǎn)子中心的位置，對(duì)精車的品質(zhì)也存在很大影響。當(dāng)?shù)都飧叱鲋行奶鄷r(shí)，切削刃下面存在的壓力將使刀具損壞，甚至在刀具損壞前就可看到換向器槽內(nèi)擠滿了碎屑。因?yàn)榇藭r(shí)切削刃沒(méi)有參與切削，是由車刀后面把材料擦下來(lái)的。刀尖低于中心過(guò)多時(shí)，后角增大，前角減小，導(dǎo)致垂直方向切削力增大，有可能引起刀具損壞。將刀尖低于轉(zhuǎn)子中心線0.08～0.15 mm （圖4），既可獲得較佳的切削品質(zhì)，又不會(huì)損壞刀具。

切削參數(shù)影響從換向器上切削下來(lái)的切屑的橫截面形狀，切屑厚度足夠，切屑越寬，切屑就干凈利落。如果兩個(gè)方向尺寸都太小，切屑就會(huì)撕裂，這樣既影響表面粗糙度，又會(huì)在槽內(nèi)留下毛刺，因此合理選擇切削參數(shù)很重要。一般切削速度控制在500～600 m／min，進(jìn)刀深度0.02～0.05 mm，走刀量為0.05～0.2 mm／r，針對(duì)具體產(chǎn)品在此范圍內(nèi)進(jìn)行微量調(diào)整，以獲得滿意的表面品質(zhì)。

圖3 車刀及刃角要求

圖4 刀尖低于轉(zhuǎn)子中心0.08～0.15 mm

4.2 轉(zhuǎn)子軸圓度、直線度的影響

軸的軸承檔部位如果由于加工精度不夠使得軸呈現(xiàn)圖5所示的奇數(shù)棱形，當(dāng)多棱軸在V型塊上旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸的中心會(huì)隨著著軸的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)，從而造成車削后的換向器失圓，如圖6所示。

圖5 奇數(shù)棱形軸

圖6 換向器圓度誤差

彎軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)交替支撐在V型塊的邊緣，導(dǎo)致V型支撐塊邊緣的軸心A如圖7所示路線移動(dòng)，那么換向器中心B和C也會(huì)按相似形狀的路線移動(dòng) （圖8），導(dǎo)致車削的換向器失圓。

此外彎軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)還會(huì)引起不平衡，產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響精車品質(zhì)。因此在軸入庫(kù)前需對(duì)其直線度 （一般控制在小于15 μm）、圓度 （一般控制在小于3 μm）進(jìn)行抽檢，合格才能入庫(kù)。并且在點(diǎn)焊后對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行調(diào)直處理，以保證軸的直線度。

圖8 換向器B、C點(diǎn)的移動(dòng)路線

4.3 轉(zhuǎn)子的平衡量的影響

鐵心疊片的質(zhì)量分布不均勻，繞線張力不穩(wěn)定，都會(huì)引起轉(zhuǎn)子的不平衡。精車時(shí)，皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，不平衡力使轉(zhuǎn)子總是在V型塊內(nèi)移動(dòng)，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動(dòng)從而影響換向器表面的精車品質(zhì)。不平衡量越大對(duì)精車品質(zhì)的影響也越大，因此在精車前必須先進(jìn)行轉(zhuǎn)子平衡校正作業(yè)。

4.4 換向器品質(zhì)的影響

在車削換向器的過(guò)程中，每一塊換向片都應(yīng)具有足夠的剛性。不然在車削過(guò)程中換向片會(huì)產(chǎn)生微小位移。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生了位移而翹高的換向片通過(guò)電刷，增加了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲。換向器的銅材太薄、嵌住換向片的酚醛塑料固化不當(dāng)、轉(zhuǎn)子點(diǎn)焊過(guò)熱造成換向器燒傷變形，都是造成換向片剛度不足的原因。因此換向器入庫(kù)前需對(duì)其尺寸、牢固度進(jìn)行檢測(cè)；點(diǎn)焊過(guò)程通過(guò)調(diào)整焊接參數(shù)防止產(chǎn)生換向器燒傷現(xiàn)象。

4.5 精車機(jī)的安裝和維護(hù)保養(yǎng)的影響

在生產(chǎn)線布置時(shí)也需注意：①精車機(jī)安裝的地面必須平整堅(jiān)固；②精車機(jī)周轉(zhuǎn)不應(yīng)放置振動(dòng)大的設(shè)備，振動(dòng)波會(huì)影響精車品質(zhì)；③精車機(jī)安放到位后需調(diào)節(jié)好水平后才可試機(jī)。精車機(jī)工作時(shí)的振動(dòng)量、兩V型架高度差、V型架工作面的粗糙度、皮帶的磨損量、精車刀具的磨損量、油霧量及工作面清潔度等都會(huì)對(duì)精車品質(zhì)產(chǎn)生影響。因此需定期對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行測(cè)量、檢查，監(jiān)控其狀態(tài)，確保其在受控范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語(yǔ)

精密的車床、合格的零部件、合適的車刀、適宜的精車參數(shù)、正確的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，才能保證精車過(guò)程品質(zhì)穩(wěn)定，從而保證電機(jī)噪聲的穩(wěn)定性。