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摘 要：近年来，振动时效消除残余应力的方法被广泛应用，为研究振动时效与退火时效工艺应用在电机焊接机座上对机座加工精度整机振动数据的影响，在尽量保持实验条件一致的情况下，分别做了两个实验。首先对振动时效与退火时效工艺在加工精度上的稳定性做了对比实验，然后对装配完成的整机电机两端轴承进行振速和振幅实验，两者实验结果参数优于合格数据一个数量级。两个实验结果表明，退火时效工艺略优于振动时效工艺，但优势不是很明显。
关键词：振动时效;退火时效;电机整体振动
0 引言
在电机正常工作时，对于各个零部件的精密程度要求很高，假如某一个零件精度出现较大的误差，将会给仪器造成不可想象的后果，因此需要对电机机座进行精密加工，保证精度，对机座进行时效处理可以消除机座内的应力[1]。
消除焊接件应力的方法，目前主要有自然时效、热处理时效和振动时效3种[2]。
（1）自然时效是将工件放置在自然状态下半年以上以达到自然消除焊接应力的方法。该方法周期比较长，不适应现代生产的节奏，故应用越来越少。
（2）热处理时效是将工件加热至170～200 ℃，保温2～3 h，然后冷却至常温以达到消除内应力的方法[3]。该方法时间较短，能源消耗较多，成本相对比较高。
（3）振动时效是将工件在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理[4-6]，消除残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法[7]。振动时效由于其耗能少、生产周期短、加工地点灵活、生产成本低、无环境污染等优点，在国内外得到了广泛应用[8-10]，近年来发展十分迅速。
1 实验原理
为尽量消除电机个体上的差别对数据的影响，根据各工号的进度情况，选取了三个工号的电机，每个工号下两台相同的电机共六台作为研究对象。每个工号下的两台电机，一台做振动时效工艺，另一台做退火时效工艺，共三组。组数设为1、2、3，振动时效工艺的设为A，退火时效工艺的设为B，具体模型的建立如表1所示。根据表1的代号在机座上分别做出相应标志。
2 数据统计
2.1 加工精度稳定性
对于加工精度稳定性的数据比对，首先对各研究对象精加工完后的轴伸端和非轴伸端机座内圆尺寸进行测量，然后等各研究对象的定子套入机座后再分别对这两个点的尺寸进行测量，最后对该组数据进行比对。这里将精加工完成后的尺寸作为一个原始的基准尺寸，数轴上设为零，套入定子后的测量尺寸与原尺寸差的绝对值作为一个变动值，在数轴上以Y向来表示，单位为毫米。统计数据如图1所示。
2.2 整机振动
整个电机装配完成后做振动测试，振动数据分别从6个位置进行测量，包括两端轴、两端轴承和两侧机座的振速和振幅。这里主要对两端轴承的振动数据做统计和分析。振幅统计图如图2所示，振速统计图如图3所示。
3 数据分析
从图1（a）和（b）的比对图中可以看出，退火时效工艺在加工精度的稳定性方面整体略优于振动时效工艺，但优势不是很明显，从研究对象来看，退火时效工艺与振动时效工艺最大形变量差值为0.04 mm。
从图2、图3的统计图中可以看出，在整机的振动数据中，退火时效工艺同样略优于振动时效工艺。依据电机振动测试的合格数值，振幅小于0.037 mm，振速小于2.3 mm/s为合格，而本文的研究对象不管是振幅还是振速都远优于合格要求，且优于合格数据一个数量级。
4 结语
此次研究工作主要对退火时效工艺和振动时效工艺应用在电机焊接机座上对机座加工精度和整机振动数据的影响做了统计分析。从研究方案方面来看，尽量保持了影响电机振动测试数据其余变量的同一性，而仅仅保留在机座上应用退火时效工艺和振动时效工艺这一个变量，分析结果具有真实可靠性，但并不排除一些不可控因素对统计数据的影响。从分析结果来看，退火时效工艺略优于振动时效工艺，但优势不是很明显，而振动时效工艺成本和能耗只有退火时效工艺的10%。从相关文献得知，当工件质量超过20 t时，退火时效工艺比振动时效工艺有更优秀的表现，这一点还有待验证。
[参考文献]
[1] 宿亚楼.中小型电机机座加工工艺研究[J].科技创业家，2014（3）：89.
[2] 黄院星.弯扭耦合共振式振动时效的机理研究及装置设计[D].南宁：广西大学，2018.
[3] 修磊.大型复杂轮廓真空室焊接模拟及残余应力消除方法研究[D].合肥：中国科学技术大学，2017.
[4] 王晓颖，仇奎强.振动时效的应用[J].新技术新工艺，2006（3）：93-94.
[5] 杨铭伟.超声振动时效消除残余应力机理分析及试验研究[D].太原：太原理工大学，2015.
[6] 刘峰.振动时效工艺在焊接结构件生产中的应用[J].能源技术与管理，2005（2）：37-38.
[7] 陈立功，倪纯珍，黄峰，等.300 MW电机机座的振动时效[J].华东电力，1999（4）：35-37.
[8] 梁武，杜标，陈猛，等.水轮发电机机座振动时效试验研究[J].装备制造技术，2009（12）：20-23.
[9] 庄志伟.振动时效工艺在空气预热器产品制造中的应用[J].锅炉技术，2016，47（2）：68-72.
[10] YONG G.Study of Aging Technology in Aeronautical Aluminum Alloy Plate Vibration Base on Finite Element Numerical Simulation[J].Applied Mechanics and Materials，2014，644：85-89.
收稿日期：2021-07-26
作者簡介：赵泽湘（1984—），男，湖南衡阳人，工程师，研究方向：机械设计、电机设计。
关键词：振动时效;退火时效;电机整体振动
0 引言
在电机正常工作时，对于各个零部件的精密程度要求很高，假如某一个零件精度出现较大的误差，将会给仪器造成不可想象的后果，因此需要对电机机座进行精密加工，保证精度，对机座进行时效处理可以消除机座内的应力[1]。
消除焊接件应力的方法，目前主要有自然时效、热处理时效和振动时效3种[2]。
（1）自然时效是将工件放置在自然状态下半年以上以达到自然消除焊接应力的方法。该方法周期比较长，不适应现代生产的节奏，故应用越来越少。
（2）热处理时效是将工件加热至170～200 ℃，保温2～3 h，然后冷却至常温以达到消除内应力的方法[3]。该方法时间较短，能源消耗较多，成本相对比较高。
（3）振动时效是将工件在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理[4-6]，消除残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法[7]。振动时效由于其耗能少、生产周期短、加工地点灵活、生产成本低、无环境污染等优点，在国内外得到了广泛应用[8-10]，近年来发展十分迅速。
1 实验原理
为尽量消除电机个体上的差别对数据的影响，根据各工号的进度情况，选取了三个工号的电机，每个工号下两台相同的电机共六台作为研究对象。每个工号下的两台电机，一台做振动时效工艺，另一台做退火时效工艺，共三组。组数设为1、2、3，振动时效工艺的设为A，退火时效工艺的设为B，具体模型的建立如表1所示。根据表1的代号在机座上分别做出相应标志。
2 数据统计
2.1 加工精度稳定性
对于加工精度稳定性的数据比对，首先对各研究对象精加工完后的轴伸端和非轴伸端机座内圆尺寸进行测量，然后等各研究对象的定子套入机座后再分别对这两个点的尺寸进行测量，最后对该组数据进行比对。这里将精加工完成后的尺寸作为一个原始的基准尺寸，数轴上设为零，套入定子后的测量尺寸与原尺寸差的绝对值作为一个变动值，在数轴上以Y向来表示，单位为毫米。统计数据如图1所示。
2.2 整机振动
整个电机装配完成后做振动测试，振动数据分别从6个位置进行测量，包括两端轴、两端轴承和两侧机座的振速和振幅。这里主要对两端轴承的振动数据做统计和分析。振幅统计图如图2所示，振速统计图如图3所示。
3 数据分析
从图1（a）和（b）的比对图中可以看出，退火时效工艺在加工精度的稳定性方面整体略优于振动时效工艺，但优势不是很明显，从研究对象来看，退火时效工艺与振动时效工艺最大形变量差值为0.04 mm。
从图2、图3的统计图中可以看出，在整机的振动数据中，退火时效工艺同样略优于振动时效工艺。依据电机振动测试的合格数值，振幅小于0.037 mm，振速小于2.3 mm/s为合格，而本文的研究对象不管是振幅还是振速都远优于合格要求，且优于合格数据一个数量级。
4 结语
此次研究工作主要对退火时效工艺和振动时效工艺应用在电机焊接机座上对机座加工精度和整机振动数据的影响做了统计分析。从研究方案方面来看，尽量保持了影响电机振动测试数据其余变量的同一性，而仅仅保留在机座上应用退火时效工艺和振动时效工艺这一个变量，分析结果具有真实可靠性，但并不排除一些不可控因素对统计数据的影响。从分析结果来看，退火时效工艺略优于振动时效工艺，但优势不是很明显，而振动时效工艺成本和能耗只有退火时效工艺的10%。从相关文献得知，当工件质量超过20 t时，退火时效工艺比振动时效工艺有更优秀的表现，这一点还有待验证。
[参考文献]
[1] 宿亚楼.中小型电机机座加工工艺研究[J].科技创业家，2014（3）：89.
[2] 黄院星.弯扭耦合共振式振动时效的机理研究及装置设计[D].南宁：广西大学，2018.
[3] 修磊.大型复杂轮廓真空室焊接模拟及残余应力消除方法研究[D].合肥：中国科学技术大学，2017.
[4] 王晓颖，仇奎强.振动时效的应用[J].新技术新工艺，2006（3）：93-94.
[5] 杨铭伟.超声振动时效消除残余应力机理分析及试验研究[D].太原：太原理工大学，2015.
[6] 刘峰.振动时效工艺在焊接结构件生产中的应用[J].能源技术与管理，2005（2）：37-38.
[7] 陈立功，倪纯珍，黄峰，等.300 MW电机机座的振动时效[J].华东电力，1999（4）：35-37.
[8] 梁武，杜标，陈猛，等.水轮发电机机座振动时效试验研究[J].装备制造技术，2009（12）：20-23.
[9] 庄志伟.振动时效工艺在空气预热器产品制造中的应用[J].锅炉技术，2016，47（2）：68-72.
[10] YONG G.Study of Aging Technology in Aeronautical Aluminum Alloy Plate Vibration Base on Finite Element Numerical Simulation[J].Applied Mechanics and Materials，2014，644：85-89.
收稿日期：2021-07-26
作者簡介：赵泽湘（1984—），男，湖南衡阳人，工程师，研究方向：机械设计、电机设计。