电机的波形垫片
本帖最后由 guanchan 于 2025-2-22 09:18 编辑在正向设计的时候，电机波形垫片的预紧力范围应该怎么定呢？
预紧力的最小值，要考虑电机转子部分的重力，电机的安装方向，启动时的冲击力，联轴器给电机的冲击力，运输过程中的振动，转子不平衡量等等因素。
而预紧力的最大值就是考虑轴承寿命，还有机械摩擦损耗。
有了这个预紧力的范围才能进一步去设计电机的结构尺寸链，还有波形垫片的压缩量，去保证最终的预紧力在这个范围内。
一般来说有一个经验公式:
SKF预紧力： 5-10倍的轴径。
NSK预紧力：0.5-1%动载荷。
电机的尺寸链可以专门设计的。根据要求的预紧力范围，去计算允许的压缩量范围是多少。然后合理得分配公差到各个尺寸上。
根据各尺寸的公差带上下限，计算出来波垫空间的上下限。这样的计算方法是极值法，也就是说考虑的是各尺寸最不利的情况。
如果按照这样设计的话是很安全，但是会造成大量的浪费，因为现实情况中极限值是很难出现的。
比方说内径8mm的小轴承，它的宽度公差带就有0.12mm，两个的话叠加起来就是0.24mm。大轴承的宽度公差带更大。再考虑尺寸链上其他零件，最终折算到波垫工作空间，累计公差非常大了。
所以应该用概率法设计尺寸链，根据生产记录，统计样本数最少一千个，去统计尺寸链上各尺寸的分布情况。用过程制造能力CPK或者6δ方法去评估。正常来说尺寸是按照正态分布的。然后我们去定一个总体的合格率要求。也就是1δ，还是2δ，或者3δ。显然合格率要求越高，那么经济性越差。根据实际情况去定一个总的合格率，这样一来从概率上可以保证各尺寸能达到这个总体的合格率。
涉及波垫的刚度，它又众多影响因素。比如波垫的波数，自由高度，带材厚度，热处理工艺。钢材都是用的弹簧钢，热处理的回火温度和保温时间很重要，影响材料的弹性。因此需要规范热处理时间和温度。如回火温度±5℃，保温时间±10%。每批次需要做金相分析。
接下来讨论如何通过实测出一个压力与压缩量曲线。
如图就是我用弹力测试机测量的某个电机品牌的波垫。横坐标是位移，纵坐标是弹力。
这玩意儿操作起来也是变量很多。比如压缩的速度，测出来的刚度会变化。测量的方法不同。支撑的方式不同。不同批次的波垫刚度可能有差异。还有仪器本身的精度。
如果不考虑非线性，就让波垫工作在线性区域，根据实验数据获取刚性K的值。反过来调试ansys里面波垫材料的弹性模量，去符合试验值。以后就可以对设计波垫有很大的帮助。（前提是波垫的材料和热处理工艺不能有变化）。
讲的再深一点，材料反复加载，会出现包辛格效应，这就是为啥我刚才说实验的时候要注意加载速率。
包辛格效应是某些塑性材料的一种力学性质，表现为当材料受到某一方向的载荷作用（如拉伸）进入塑性变形阶段后，若接着施加相反方向的载荷（如压缩），将会发现此时材料的屈服应力会比直接施加一种载荷时降低。
包兴格效应在绝大多数多晶金属材料中都可以观察到。一般认为，该效应与材料内部因为塑性变形产生的残余内应力以及位错塞积等因素相关。尤其是不能反复压缩去测量弹性。
波垫失效，正常工作不会失效，实际出现过少量振动失效的。风机就是振动大，流固耦合振动。叶片本身会振动，气流也会振动，这两者还会互相作用。一种情况是运输的时候振坏了，一种是运转时间长了疲劳了。零件疲劳的时候，屈服点会降低很多。只有单次拉伸的30%都有可能。甚至只有只有平时的20%～40%。
跟一个同事讨论随机振动的事。他说实验方法是硬连接，固定在台架上，按照2M3严酷度道路谱振动。
然后我就插话说我觉得不合理，按说应该是装在包装纸盒里面下面趁托盘整体振动。托盘会吸收一部分能量。
然后他就很不高兴，说我还没说完呢。有一种情况就是客户会把我们的电机装在人家的设备里面整体运输。这种情况下不就是硬连接了么？我们得按照最坏的情况考虑实验设计。
产品运输过程中的随机振动也要考虑，实际出现过振坏的。就是波形垫片会吸收振动的能量。把波垫振断了。后来通过升级波垫的材料+回火热处理工艺，解决了这个问题。
这个包兴格效应对于屈服强度的影响与冷作硬化是相反的，冷作硬化是当金属材料经历塑性变形时，其内部的位错密度增加，导致材料的屈服强度和硬度提高。这是因为塑性变形使得材料中的位错增殖并相互纠缠，阻碍了进一步的位错运动，从而需要更大的应力来继续产生塑性变形。因此，经过冷加工后的材料，其屈服强度会增加。
所以金属材料在什么情况下会产生冷作硬化效应，在什么情况下会产生包兴格效应。 支持一下管屌
是不是严格控制一个方向的力加载时间
禁止出现包兴格效应
最典型的就是振动呗。。。
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