CN112320571B - 一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具，包括心轴、圆筒、滑枕、涨板、滑枕复位装置和心轴驱动装置，圆筒的侧壁上沿周向均布有多个开口槽，滑枕包括滑行段和工作段，滑行段与工作段的交接处为台阶面，台阶面与圆筒的侧壁之间设有滑枕复位装置，每一滑枕的滑行段的外端固定连接一个涨板，多个涨板围设成一个具有缺口的圆环体，圆环体的外径小于电机定子铁芯的内径；心轴于心轴驱动装置驱动下轴向往复移动，滑枕带动涨板于心轴的锥形段驱动下径向外扩，滑枕带动涨板于滑枕复位装置驱动下径向内缩至复位。本发明通过心轴和滑轨之间的楔形配合实现扩涨动作，结构简单、紧凑、工作平稳，有自动复位功能，短时间内可反复起吊，提高工作效率。

Description

一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种起吊工具，具体涉及一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具及其工作方法。
背景技术
定子是发电机的关键零件之一，它装配质量的好坏直接影响到发电机的整机性能和使用寿命。根据发电机机型，发电机的定子必须从机座的驱动端或非驱动端压入到机座中的指定位置，这个位置时转子装配后能与定子正确对齐通风道、转子轴颈两端与滑动轴承轴瓦形成正确间隙的位置，也是定转子磁力中心线位置。如果装配不好直接导致电机散热性能下降，电机容量下降，滑动轴承的磨损增加甚至烧毁，同时对电机的电压输出品质造成影响，而压装过程中最难的环节是定子的起吊问题。
电机定子铁芯由硅钢片叠压而成，形状类似于一个较大的圆柱筒，对于中大型电机，其外形尺寸、重量均较大，人工搬运比较困难，而且非常不安全，为了克服电机定子铁芯的搬运困难，需提供电机定子铁芯起吊专用工具，以解决定子在压装过程中的起吊难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具及其工作方法，用于定子铁芯压装过程中的搬运，解决电机定子铁芯搬运难的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具，包括心轴、圆筒、滑枕、涨板、滑枕复位装置和心轴驱动装置，所述心轴的下段位于圆筒内，所述心轴的上段伸出至圆筒上方后与心轴驱动装置连接；
所述圆筒的侧壁上沿周向均布有至少3个开口槽，所述滑枕与开口槽等量，所述滑枕包括滑行段和工作段，所述滑行段位于工作段的外侧且滑行段与工作段的交接处为台阶面，所述台阶面与圆筒的侧壁之间设有滑枕复位装置，所述滑行段于开口槽内径向滑动，每一所述滑枕的滑行段的外端固定连接一个涨板，所述涨板为弧形板，多个所述涨板围设成一个具有缺口的圆环体，所述圆环体的外径小于电机定子铁芯的内径；
所述心轴上设有锥形段，所述锥形段位于圆筒内，所述工作段的内侧面为锥形面，所述锥形面与锥形段楔形配合；
所述心轴于心轴驱动装置驱动下轴向往复移动，所述滑枕带动涨板于心轴的锥形段驱动下径向外扩，所述滑枕带动涨板于滑枕复位装置驱动下径向内缩至复位。
其中，所述心轴驱动装置包括气缸，所述气缸的下端通过连接法兰与圆筒上端固定连接，所述连接法兰上设有安装起吊螺杆的圆孔，通过起吊螺杆实现起吊，所述气缸内设有活塞杆，所述活塞杆向下伸出气缸后与心轴的上端固定连接。
其中，所述滑枕复位装置包括复位弹簧和弹簧导向杆，所述弹簧导向杆固定连接于圆筒侧壁内侧，所述弹簧导向杆沿径向向内延伸且与台阶面之间设有复位间隙，所述复位弹簧套装于弹簧导向杆上，所述复位弹簧的两端分别与圆筒内壁面和台阶面抵接。
优选的，所述圆筒的侧壁上沿周向均布有4个矩形的开口槽，所述心轴的外侧围设有4块滑枕，每一所述滑枕的外端固定连接一个弧形的涨板。
其中，所述心轴上设有两处锥形段，所述滑枕的上下端内侧面均为锥形面且与两处锥形段对应地楔形配合。
其中，所述滑枕的上下端均设有台阶面，每一台阶面的外侧与圆筒侧壁之间均设有滑枕复位装置。
其中，所述圆筒的上端固定连接有上端盖，所述心轴与上端盖的中心孔滑动连接。所述圆筒的下端固定连接有下端盖，所述心轴的下端与下端盖的中心孔滑动连接。
本发明还提供一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具的工作方法，包括如下步骤：
(1)气缸的活塞杆推动心轴向下运动，心轴通过锥形段推动4块滑枕沿圆筒的开口槽沿径向同时向外扩涨；气缸的活塞杆推动心轴向下运动的轴向推力为F1，心轴的锥形段将气缸的轴向推力F1转换成滑枕的径向推力F2，二者关系为
Figure BDA0002741650680000031
式中：α为心轴锥面与轴心线间的夹角，
Figure BDA0002741650680000032
为心轴锥面与滑枕之间的摩擦角；
(2)4块圆弧形的涨板与电机定子铁芯之间的压紧力即为滑枕的径向推力F2，涨板与电机定子铁芯之间的摩擦系数为f，取起吊的安全系数R＝2，电机定子铁芯重量为G，复位弹簧对滑枕沿径向向外移动产生的阻力合计为Fs，则有
Figure BDA0002741650680000041
(3)将式(2)代入式(1)，得到气缸的轴向推力F2为：
Figure BDA0002741650680000042
若每一个复位弹簧产生的作用力为fs，n个复位弹簧的作用力合计为：Fs＝n*fs；
(4)心轴向下的轴向位移h与滑枕及涨板的径向位移s的关系为：
s＝h*tanα (4)；
(5)在气缸的活塞杆推动心轴向下运动的作用下，4块涨板同时向外扩涨，夹持住电机定子铁芯的内孔，实现安全起吊；
(6)起吊运输到指定位置后，活塞杆带动心轴作反向运动，滑枕在复位弹簧作用下带动回归初始位置，以备下一次起吊。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明结构简单，体积小，成本低，通过心轴和滑轨之间的楔形配合驱动涨板夹住定子铁芯，工作可靠，解决了较重的定子铁芯的搬运困难。
2、本发明有自动复位功能，短时间内可反复起吊，工作效率高。
2、本发明通过气缸的保压回路可牢牢夹住定子铁芯，操作过程简单，可将夹住定子铁芯准确平稳运送到规定位置，工作稳定性和安全性好。
3、本发明的兼容和替换性好，可以通过更换不同的滑枕实现不同内孔尺寸定子铁芯的起吊。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中沿线A-A的剖视图；
图3为本发明的滑枕的结构示意图；
图4为本发明的圆筒的结构示意图；
图5为本发明中F1和F2的关系图。
附图标记说明：
1、心轴；101、锥形段；2、圆筒；201、开口槽；3、滑枕；301、滑行段；302、工作段；303、台阶面；304、锥形面；4、涨板；5、上端盖；6、下端盖；7、气缸；8、连接法兰；9、活塞杆；10、复位弹簧；11、弹簧导向杆。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1-图4所示，本发明提供一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具，包括心轴1、圆筒2、滑枕3、涨板4、滑枕复位装置和心轴驱动装置，所述心轴1的下段位于圆筒2内，所述圆筒2的上端固定连接有上端盖5，所述心轴1与上端盖5的中心孔滑动连接。所述圆筒2的下端固定连接有下端盖6，所述心轴1的下端与下端盖6的中心孔滑动连接，所述心轴1的上段伸出至圆筒2上方后与心轴驱动装置连接。
所述心轴驱动装置包括气缸7，所述气缸7的下端通过连接法兰8与上端盖5固定连接，所述连接法兰8上设有安装起吊螺杆的圆孔，通过起吊螺杆实现起吊，所述气缸7内设有活塞杆9，所述活塞杆9向下伸出气缸7后与心轴1的上端固定连接。
所述圆筒2的侧壁上沿周向均布有4个开口槽201，所述滑枕3与开口槽201等量，所述滑枕3包括滑行段301和工作段302，所述滑行段301位于工作段302的外侧且滑行段301与工作段302的交接处为台阶面303，所述台阶面303与圆筒2的侧壁之间设有滑枕复位装置，所述滑行段301于开口槽201内径向滑动，每一所述滑枕3的滑行段301的外端固定连接一个涨板4，所述涨板4为弧形板，多个所述涨板4围设成一个具有缺口的圆环体，所述圆环体的外径小于电机定子铁芯的内径。
所述滑枕复位装置包括复位弹簧10和弹簧导向杆11，所述弹簧导向杆11固定连接于圆筒2的侧壁内侧，所述弹簧导向杆11沿径向向内延伸且与台阶面303之间设有复位间隙，所述复位弹簧10套装于弹簧导向杆11上，所述复位弹簧10的两端分别与圆筒2内壁面和台阶面抵接。
所述心轴1上设有锥形段101，所述锥形段101位于圆筒2内，所述工作段302的内侧面为锥形面304，所述锥形面304与锥形段101楔形配合。
本发明中，所述心轴1上设有两处锥形段101，所述滑枕3的上下端内侧面均为锥形面且与两处锥形段对应地楔形配合。
所述滑枕3的上下端均设有台阶面303，每一台阶面303的外侧与圆筒2是侧壁之间均设有滑枕复位装置。
所述心轴1于心轴驱动装置驱动下轴向往复移动，所述滑枕3带动涨板4于心轴1的锥形段驱动下径向外扩，所述滑枕3带动涨板4于滑枕复位装置驱动下径向内缩至复位。
本发明还提供一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具的工作方法，包括如下步骤：
(1)气缸的活塞杆推动心轴向下运动，心轴通过锥形段推动4块滑枕沿圆筒的开口槽沿径向同时向外扩涨；气缸的活塞杆推动心轴向下运动的轴向推力为F1，心轴的锥形段将气缸的轴向推力F1转换成滑枕的径向推力F2，二者关系为
Figure BDA0002741650680000071
式中：α为心轴锥面与轴心线间的夹角，
Figure BDA0002741650680000072
为心轴锥面与滑枕之间的摩擦角；
(2)4块圆弧形的涨板与电机定子铁芯之间的压紧力即为滑枕的径向推力F2，涨板与电机定子铁芯之间的摩擦系数为f，将起吊过程中的摩擦损耗等考虑在安全系数内，取起吊的安全系数R＝2，电机定子铁芯重量为G，复位弹簧对滑枕沿径向向外移动产生的阻力合计为Fs，则有
Figure BDA0002741650680000073
(3)将式(2)代入式(1)，得到气缸的轴向推力F2为：
Figure BDA0002741650680000081
若每一个复位弹簧产生的作用力为fs，n个复位弹簧的作用力合计为：Fs＝n*fs；
(4)心轴向下的轴向位移h与滑枕及涨板的径向位移s的关系为：
s＝h*tanα (4)；
(5)在气缸的活塞杆推动心轴向下运动的作用下，4块涨板同时向外扩涨，夹持住电机定子铁芯的内孔，实现安全起吊；
(6)起吊运输到指定位置后，活塞杆带动心轴作反向运动，滑枕在复位弹簧作用下带动涨板回归初始位置，以备下一次起吊。
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术方案。
利用电机定子铁芯内涨式起吊专用工具起吊定子铁芯，包括如下步骤：
步骤一、气缸的活塞杆推动心轴向下运动，心轴通过锥形段推动4块滑枕沿圆筒的开口槽沿径向同时向外扩涨；气缸的活塞杆推动心轴向下运动的轴向推力为F1，心轴的锥形段将气缸的轴向推力F1转换成滑枕的径向推力F2，如图5所示，二者关系为
Figure BDA0002741650680000082
式中：α为心轴锥面与轴心线间的夹角，选用α＝20°；
Figure BDA0002741650680000083
为心轴锥面与滑枕之间的摩擦角；
步骤二、4块圆弧形的涨板与电机定子铁芯之间的压紧力即为滑枕的径向推力F2，涨板与电机定子铁芯之间的摩擦系数为f，将起吊过程中的摩擦损耗等考虑在安全系数内，取起吊的安全系数R＝2，电机定子铁芯重量为G，复位弹簧对滑枕沿径向向外移动产生的阻力合计为Fs，则有
Figure BDA0002741650680000091
步骤三、将式(2)代入式(1)，得到气缸的轴向推力F2为：
Figure BDA0002741650680000092
若每一个复位弹簧产生的作用力为fs，n个复位弹簧的作用力合计为：Fs＝n*fs；
式(3)中：f＝0.15，α＝20°，
Figure BDA0002741650680000093
若每一个复位弹簧产生10N作用力，8个复位弹簧的作用力合计为FS＝80N，由式(3)可得：
F1＝39+6.50G (3)′；
由式(3)′或计算出气缸需产生的推力大小。若电机定子铁芯重量为100Kg，气缸需产生的推力应大于等于6539N。
步骤四、心轴向下的轴向位移h与滑枕及涨板的径向位移s的关系为：
s＝h*tanα (4)；
若心轴沿轴向向下移动15mm，心轴锥面与轴心线间的夹角α＝20°，则滑枕推动圆弧形涨板的沿径向向外移动5.46mm。
步骤五、在气缸的活塞杆推动心轴向下运动的作用下，4块涨板同时向外扩涨，夹持住电机定子铁芯的内孔，实现安全起吊；
步骤六、起吊运输到指定位置后，活塞杆带动心轴作反向运动，滑枕在复位弹簧作用下带动涨板回归初始位置，以备下一次起吊。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电机定子铁芯内涨式起吊专用工具，其特征在于，包括心轴、圆筒、滑枕、涨板、滑枕复位装置和心轴驱动装置，所述心轴的下段位于圆筒内，所述心轴的上段伸出至圆筒上方后与心轴驱动装置连接；
所述圆筒的侧壁上沿周向均布有至少3个开口槽，所述滑枕与开口槽等量，所述滑枕包括滑行段和工作段，所述滑行段位于工作段的外侧且滑行段与工作段的交接处为台阶面，所述台阶面与圆筒的侧壁之间设有滑枕复位装置，所述滑行段于开口槽内径向滑动，每一所述滑枕的滑行段的外端固定连接一个涨板，所述涨板为弧形板，多个所述涨板围设成一个具有缺口的圆环体，所述圆环体的外径小于电机定子铁芯的内径；
所述心轴上设有两处锥形段，所述锥形段位于圆筒内，所述滑枕的上下端的工作段的内侧面均为锥形面且与两处锥形段对应地楔形配合；
所述心轴于心轴驱动装置驱动下轴向往复移动，所述滑枕带动涨板于心轴的锥形段驱动下径向外扩，所述滑枕带动涨板于滑枕复位装置驱动下径向内缩至复位；
所述心轴驱动装置包括气缸，所述气缸的下端通过连接法兰与圆筒上端固定连接，所述连接法兰上设有安装起吊螺杆的圆孔，通过起吊螺杆实现起吊，所述气缸内设有活塞杆，所述活塞杆向下伸出气缸后与心轴的上端固定连接；
所述滑枕复位装置包括复位弹簧和弹簧导向杆，所述弹簧导向杆固定连接于圆筒侧壁内侧，所述弹簧导向杆沿径向向内延伸且与台阶面之间设有复位间隙，所述复位弹簧套装于弹簧导向杆上，所述复位弹簧的两端分别与圆筒内壁面和台阶面抵接；
所述的电机定子铁芯内涨式起吊专用工具的工作方法包括如下步骤：
(1)气缸的活塞杆推动心轴向下运动，心轴通过锥形段推动4块滑枕沿圆筒的开口槽沿径向同时向外扩涨；气缸的活塞杆推动心轴向下运动的轴向推力为F1，心轴的锥形段将气缸的轴向推力F1转换成滑枕的径向推力F2，二者关系为
Figure FDA0004104479310000021
式中：α为心轴锥面与轴心线间的夹角，
Figure FDA0004104479310000024
为心轴锥面与滑枕之间的摩擦角；
(2)4块圆弧形的涨板与电机定子铁芯之间的压紧力即为滑枕的径向推力F2，涨板与电机定子铁芯之间的摩擦系数为f，取起吊的安全系数R＝2，电机定子铁芯重量为G，复位弹簧对滑枕沿径向向外移动产生的阻力合计为Fs，则有
Figure FDA0004104479310000022
(3)将式(2)代入式(1)，得到气缸的轴向推力F1为：
Figure FDA0004104479310000023
若每一个复位弹簧产生的作用力为fs，n个复位弹簧的作用力合计为：Fs＝n*fs；
(4)心轴向下的轴向位移h与滑枕及涨板的径向位移s的关系为：
s＝h*tanα (4)；
(5)在气缸的活塞杆推动心轴向下运动的作用下，4块涨板同时向外扩涨，夹持住电机定子铁芯的内孔，实现安全起吊；
(6)起吊运输到指定位置后，活塞杆带动心轴作反向运动，滑枕在复位弹簧作用下带动涨板回归初始位置，以备下一次起吊。
2.根据权利要求1所述的电机定子铁芯內涨式起吊专用工具，其特征在于，所述圆筒的侧壁上沿周向均布有4个矩形的开口槽，所述心轴的外侧围设有4块滑枕，每一所述滑枕的外端固定连接一个弧形的涨板。
3.根据权利要求1所述的电机定子铁芯内涨式起吊专用工具，其特征在于，所述滑枕的上下端均设有台阶面，每一台阶面的外侧与圆筒侧壁之间均设有滑枕复位装置。
4.根据权利要求1所述的电机定子铁芯内涨式起吊专用工具，其特征在于，所述圆筒的上端固定连接有上端盖，所述心轴与上端盖的中心孔滑动连接。
5.根据权利要求1或4所述的电机定子铁芯内涨式起吊专用工具，其特征在于，所述圆筒的下端固定连接有下端盖，所述心轴的下端与下端盖的中心孔滑动连接。
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