大型电机铁心压装工艺有限元仿真与优化

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1、机械设计与制造第l期190MachineryDesign&Manufacture2014年1月大型电机铁心压装工艺的有限元仿真与优化李昊东，习俊通，过一斌z(1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2．上海电气集团上海电机厂有限公司，上海200240)摘要：电机铁心的压装工艺的好坏对于整个铁心的质量乃至整个电机的性能和可靠性都会产生重大影响。在压装中有一道工序需要使用螺杆一法兰将铁心压紧，但在实际操作中经常会出现多根螺杆的最终载荷分布不均的现象。针对这种现象，借助有限元方法建立了该工艺的仿真模型，并模拟了12个螺杆的预紧过程；然后研究了螺

2、杆载荷在不同的加载力下的分布规律，建立了初始预紧力和最终预紧力之间的关系表达式，最终得出了能够获得均布螺杆载荷的加载方案。关键词：电机铁心；压装工艺；弹性交互；有限元模型中图分类号：TH16；TM305文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)01—0190—03SimulationandOptimizationforthePress-FitProcessofLargeMotorsCoresLIHao-dong，XIJun-tong，GUOYi-bin(1．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiao

3、tongUniversity，Shanghai200240，China；2．ShanghaiElectricMachineryCo．，Ltd．，(SEC)，Shanghai200240，China)Abstract：Thepress-fitprocessofthemotorcoreputsasignificantimpactnotonlyonthequalityoftheentirecorebutalsoonthepe咖rmⅡnceandreliabilityofthewholemotor．Inthepress-fitprocessboltsandfl

4、angesareusedtocompactthemotorcore，butintheactualoperation7wnun~o肌loadstheboltswillbeachieved．Tothiskindofphenomenon．aFEmodelofthisprocessisestablishedandthedistributionofallbohsisdiscussed．Thenarelationshipbetweentheinitialpreloadandthefinalpreloadisestablishe&Finallyaschemeisob

5、tainedwhichCOJLachieveaunifoboltsloads．KeyWords：MotorCore；Press-FitProcess；ElasticInteraction；FEModel1引言、大型电机的定子铁心是由大量冲片(硅钢)叠压而成的⋯，在3，_lilt""4叠压中有这样一道工序：将叠好的冲片放在上下两个法兰中间，——、＼5使用12个螺杆紧固法兰，从而将其中的冲片压紧，为后续的工序6一—、～做准备。铁心压装的工装结构示意图，如图1所示。但在实际工程＼中，螺杆预紧完成后经常会出现螺杆载荷分布不均匀的现象，使8得整个铁心的紧密度降低

6、，从而会对整个电机的性能及其工作的。-；可靠性造成影响。瞰j?S通过扭矩法得到的螺栓载荷在一定程度上会受螺母与法兰1．螺母2．上法兰3．压圈4．定位柱5．螺杆6．铁心7．压圈8．下法兰图1铁心压装的工装结构示意图之间和螺纹之间摩擦系数的影响，但大量的研究表明，螺栓之Fig．1TheStructuralSchematicDiagramoftheCoreFrock间的弹性交互作用对于最终螺杆载荷的影响更大。文献I针对螺栓之间的弹性交互作用提出了相关I生系数数学模型，模型用来描述初始预紧力与预紧后的最终预紧力之间的关系。文献【提出一种用于描述螺栓预紧作用的数

7、学模型，然后通过实验验证了该数学模型的准确性；并通过该模型研究了螺栓加载顺序、初始预紧力的大小、螺栓之间的间距、垫片厚度、垫片材料属性等对于弹性交互作用的影响。文献叫哿螺栓间的相互作用细分为了“正作用”和“负作用”，并建立了螺栓一法兰的有限元模型，得到了优化的螺图2工装实物图栓预紧方案，使用方案可以获得均布的螺栓载荷。Fig．2TheRealObjectoftheCoreFrock来稿日期：2013—07—05基金项目：上海科委资助项目(1ldzl121703)作者简介：李吴东，(1988一)，男，河北人，硕士生，主要研究方向：数字化仿真技术习俊通，(

8、1963一)，男，陕西人，教授，主要研究方向：精密测量技术第1期李昊东等：大型电机铁心压装工艺