[01009803]高速发电机高精密转子加工技术

国内装备领域正积极开展新一代武器研制工作，高温高速发电机作为核心关键基础配套产品，其供电品质和供电能力直接影响武器装备的效能，在武器系统里起至关重要作用。发电机转速越高、功率密度越大、体积越小、越有利于提升装备的作战效能。但转速高，发热越严重，同时离心力引起转子结构变化及失衡，严重时会使电机在高温和振动下不能正常工作，甚至导致损坏。转子作为发电机产品的转动部件，其加工精度和结构强度直接影响发电机转速水平提升，其磁性能则影响电机输出性能的一致性，因此，转子的高精密加工技术是发电机制造过程的关键工艺技术，主要需研究高剩磁合金-不锈钢深熔焊接、转子磁钢粘接、转子精密磨削、薄壁护套预应力控制与压装等基础项目。 通过研制14万转高速试验设备，创新高速试验设备动力驱动方式和转速控制方式，采用高压气体吹动涡轮带动发电机进行旋转，完成发电机在高速条件下的可靠性测试。 通过设计高精度自动回转操作台，保证工件重复焊接定位精度在0.2°以内，利用电子束焊对剩磁材料G2J3与不锈钢1Cr18Ni9Ti进行焊接，保证焊接的准确性及稳定性，实现高速转子自主化生产；开展了高剩磁合金及不锈钢材料电子束焊接特性研究及工艺参数研究，实现G2J3与1Cr18Ni9Ti异种材料焊接焊缝深度≥15mm（60kW中压枪环境），焊缝质量符合GJB1718A-2005《电子束焊接》Ⅰ级焊缝标准。目前按照研究成果焊接100件转子样件，合格率由原来85%提升至100%。 应用ANSYS软件对发电机转子5种状态进行了非线性接触有限元分析，得出了转子的应力分布情况和护套变形情况，根据分析结果加工样件进行对比试验，并制作了转子护套在线恒温压装专用设备，实现了转子护套在装配过程中持续加热，避免热量流失影响压装精度，保证发电机转子护套在12万转、150℃高温工作后变形量在0.01mm内。 针对高温、高速发电机的使用及环境要求，开展了高温高强度粘接剂的应用研究及对粘接面表面状态与粘接强度影响关系进行分析，攻关粘接胶膜厚度一致性控制方法，按照GB/T 7124-2008《粘接剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）》标准在150℃环境下，固化48小时后进行标准样件的剪切拉伸破坏试验，实现了150℃工况下磁钢粘接强度≥40Mpa的目标，掌握了高速发电机高精密转子磁钢粘接的基础工艺参数。