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浅析RO泵的电机轴承配合设计

[日期:2021/9/5 21:03:44] [阅读:323] [关闭] [返回]


宁波强生电机有限公司  黄旭昂、王顺斌、卢连苗 撰稿

  RO泵的原理是:通过结构设计,将两个壳体及一个膜片结合形成一个进水腔一个出水腔和数个压缩腔。制有一个外圆轴心与内圆轴心有一定夹角的偏心轮。利用该偏心轮将电机的转动转换成数个摆轮的轴向往复运动。活塞置于压缩腔中并与摆轮连接,再用数个单向阀分别置于进水腔与压缩腔之间和压缩腔与出水腔之间。从而将液体或气体形成单流动。

  由于RO泵在通常工作中都在有一定的出水压力情况下运行,故使得电机出轴存在有轴向和径向两个方向的分力的作用。这样电机出轴端轴承在RO泵运行时会出现轴向窜动和径向窜动的可能。而传统RO泵的轴承固定方式仅仅只考虑轴承的径向固定和轴向单边挡位,这种方式使得轴承轴向紧固靠径向过盈配合产生的摩擦力得以实现。这种装配形式通常有两种:第一种是利用大过盈量(超过轴承承受的过盈量)装配轴承,使其径向配合摩擦力来保证轴向紧固于轴承室中,但这种方法的弊端明显,其原因在于:轴承属于高精密产品,其本身装配后的品质好坏对装配公差有较高的要求,对于本RO泵产品中的电机出轴端轴承(大多采用6203规格轴承)的配合公差过盈量要求在0.01~0.02mm之间,过大过盈量会使轴承外圆变形,导致轴承游隙减少,从而降低轴承转动的灵活度,增加了轴承的转动摩擦力矩,使电机本身的无用功耗增大,更重要的是影响轴承本身的使用寿命。针对这种轴承紧固方式,笔者经过多次反复的实际装机测试,结果证明,0.02mm的过盈量不能保证轴承在轴承室中的可靠性,其使用一段时间会出现轴承沿轴向窜动,进一步使其径向过盈量减少,最终导致轴承在轴承室中跑外圈和上下窜动,导致整机噪音巨增。而轴承装配在超过0.02mm过盈量情况下,在运行中轴承受损明显,短时间就会出现轴承的滚珠和滚道损伤,而且轴承内的润滑油脂损耗过快,时间稍长就会出现轴承油脂烧干而导致滚珠干磨现象,甚至出现轴承卡死无法工作现象。第二种方案是采用0.01~0.02mm的过盈量装配,在轴承外圈与轴承室之间添加适量轴承紧固胶,靠轴承紧固胶的粘性来保证轴承轴向的摩擦力以防止轴承轴向窜动。但是由于RO泵在运行中,其轴承温升较高,能达130K以上,而泵工作状态是属于开停往复,这样就会导致轴承紧固胶也处于一种温度时高时低的一种状态,由于高温作用加上频繁的热胀冷缩作用,时间稍长则轴承紧固胶的性能下降逐渐粘性消失。这样就又会出现轴承松动而产生较大噪音。

  本公司针对问题综合研究,发明了轴承压板这一装置,轴承的装配过盈量控制在0.01~0.02mm以内,在装配中,将轴承压入轴承室后,增加轴承压板将其压牢,并用螺钉将轴承压板紧锁在电机前端盖上,轴承压板采用弹性钢材制作,保证其强度的同时还保证热胀冷缩造成轴向装配间隙。

在RO泵结构中,其电机转子轴的装配如果控制不好也会出现窜动现现,而这种不良情况对电机本身品质影响也很大,具体原因在于:转子轴与换向器是连为整体,转子轴窜动势必带动换向器随之窜动,这样就会造成换向与电刷之间出现轴向跳动,电刷与换向器始终都不能形成一个良好的磨合状态,从而导致电机火花加剧,引起电机寿命大大降低,其电刷噪音也不能得到有效控制。在实际产品制程中,由于电机前、后端盖和壳体在制造过程中的累计误差与电机轴的制造误差,直接导致电机轴与前后端盖装配后产生轴向间隙或过盈,有间隙就会产生窜动不良,而有过盈则会导致轴承被紧压而游隙减小,摩擦力矩加大。两者都不可取。

本公司在电机转子轴固定方面采用双轴用弹性挡圈,将轴固紧在前端盖大轴承上,因加工误差造成间隙可以增加石墨调整垫给予修正,这样电机轴的轴承档位的上公差尺寸略小于电机前后端盖与轴承档位尺寸就可避免轴向配合过盈,同时也保证了电机轴不会产生与轴承之间的相对轴向窜动不良。这样的结构再加上前面所述的轴承加轴承压板固紧结构,就完全杜绝了电机转子窜动问题。

  在实施轴承压板这一方案试验成功后,我们立即积极采取了知识产权的保护措施,申请中国实用新型专利,并获得授权。专利号:ZL200620148281.6。目前,我们在市场上发现有部分同行亦采用了轴承压板措施。但我们为之感到高兴和自豪,这充分说明我们的成果得到了同行的认可和采用。其实我们申请专利的初衷就是保护我们自己的产品有自主知识产权,但不是为了以此作为阻碍本行业其他同行发展的绊脚石。我们很高兴与同行们进行无障碍交流沟通与共享。这也算是为本行业的发展作出了一点小小的贡献。为此我们还会陆续推出我们最新的创新成果,我们一起探讨……。