基于数据分析下的发电机轴承压盖加工建议

基于数据分析下的发电机轴承压盖加工建议

李刚

中车永济电机有限公司 山西永济 044500

摘要： 简单介绍轴承压盖的作用及加工过程中出现的成本问题，运用数据分析免除了一部分轴承压盖因需要二次加工而产生的加工费用，降低了生产成本。

关键词：数据分析 发电机 轴承压盖

直驱风力发电机主要由转子、定子、转动轴及定轴组成，而转动轴、定轴是整个机组正常运行的基础。转子及转动轴的正常运行要靠动轴内的BT轴承、NJ轴承旋转才可进行。

目前，公司所有机型的直驱风力发电机轴承压盖都需要计算后送外协厂进行加工，而二次加工的费用比较昂贵。因此，本文通过运用数据分析的手段，对轴承压盖的数据进行统计分析，寻找一种能减少轴承压盖加工数量的方法，降低公司的生产成本。

一、轴承压盖的作用

轴承压盖在发电机中起到固定轴承及轴承室内密封的作用，按使用位置可分为定轴止圈、转轴固定圈和转轴止圈。

1）定轴止圈

定轴止圈固定于定轴前部，主要作用是固定BT轴承内圈、提供滑环的安装位置（见图1）。定轴止圈的止口理论深度=定轴轴承台深度-BT轴承内圈宽度。

2）转轴固定圈

转轴固定圈固定于转动轴前部，主要作用固定BT轴承外圈、提供转速检测设备的安装位置（见图1）。转轴固定圈的止口理论深度=动轴前部轴承台深度-BT轴承外圈宽度。

图

定轴止圈

BT内圈

BT外圈

转轴固定圈

定轴

3）转轴止圈

转轴止圈固定于转动轴后部，主要作用是固定NJ轴承外圈及配合定轴密封部件形成轴承密封环境（见图2）。转轴止圈的止口理论深度=转动轴的后部止口深度-NJ轴承外圈宽度。

图
2 转轴止圈位置图

二、加工存在的成本问题

轴承压盖是由供应商按照图纸直接加工好的毛坯件，压盖的止口深度不固定。公司质量人员在测量相应的轴承数据及动轴、定轴数据后，按照一定公式计算压盖的理论止口深度。为保证轴承压盖止口能更好固定轴承，防止轴承窜动。需要在理论的基础上增加（0.15mm—0.25mm）的公差范围，即是最终的压盖止口深度。

由于转轴止圈及转轴固定圈的尺寸太大，公司的车床无法加工，只能委外加工。但是轴承压盖需要加工的数量太大，加工费用又昂贵，因此每年因轴承压盖二次加工产生的加工费数额较大。

三、解决措施

现对轴承压盖的理论加工尺寸进行统计，以2.0MW风力发电机为例，共统计461组数据。目前，公司共使用三家供应商提供的轴承，分别为F、N、S。为研究轴承压盖与轴承厂家的关系，现对其所对应的轴承压盖数据分别统计。其中使用F轴承的数量为156个，使用N轴承的数量为50个，使用S轴承的数量为255个。

1）定轴止圈数据统计

由于定轴止圈的加工公差为（0.15-0.25mm），上下限差值为0.1mm,故组距设为0.1mm。转轴固定圈及转轴止圈的组距同定轴止圈。

经测量计算定轴止圈理论数据分布如下：

[7.11-7.20]S:25.88%\F:22.44%\N:6%、

[7.21-7.30]占比S:54.90%\F:55.13%\N:62%、

[7.31-7.40]占比S:15.69%\F:17.31%\N:28%，

所占比例较大，而定轴止圈最终加工尺寸＝定轴止圈理论尺寸＋加工公差（0.15-0.25mm），取中间值0.2mm，转化后的数据统计为[7.31-7.40]、[7.41-7.50]、[7.51-7.60],各厂家轴承占比不变。

2. 转轴固定圈数据统计

同定轴止圈方法可得，经测量计算转轴固定圈理论数据分布如下

S轴承[5.61-5.70][5.71-5.80][5.81-5.90]这三组数据的所占比例较大。

F轴承[6.21-6.30][6.31-6.40][6.41-6.50]这三组数据所占比例较大。

N轴承[6.01-6.10][6.11-6.20][6.21-6.30]、[6.31-6.40]这4组数据的所占比例较大，而转轴固定圈最终加工尺寸＝转轴固定圈理论尺寸＋加工公差（0.15-0.25mm），取中间值0.2mm，转化后的数据为：

S轴承[5.81-5.90][5.91-6.0][6.01-6.1]这三组数据的所占比例较大。

F轴承[6.41-6.50][6.51-6.60][6.61-6.70]这三组数据所占比例较大。

N轴承[6.21-6.30][6.31-6.40][6.41-6.50]、[6.51-6.60]，各厂家轴承所占比例不变；

2. 转轴止圈数据分析

同定轴止圈方法可得，经测量计算转轴止圈理论数据可以得出，使用不同轴承的发电机转轴止圈的理论数据分布会有一些差异，整体来说，[5.21-5.30][5.31-5.40]、[5.41-5.50]这三组数据占比较大。由于转轴止圈最终加工尺寸＝转轴止圈理论尺寸＋加工公差（0.15-0.25mm），故取其中值0.2mm。转化为实际尺寸的数据统计为，[5.41-5.50][5.51-5.60]、[5.61-5.70].

结 论

根据统计数据，确定供应商提供的部分轴承压盖应满足最终数据分布范围，以减少轴承压盖的二次加工带来的加工费用。

上述表格中出现的数据基本趋向于正态分布，结合正态分布中6δ原则，确定供应商提供的轴承压盖止口数据范围覆盖2δ，即68.27%，但考虑到生产的变动性太大，因此要求供应商提供轴承压盖止口范围的百分比压缩到50%左右。

1）定轴止圈提供范围及比例

[7.31-7.40][7.41-7.50][7.51-7.60]这三组数据在三种轴承的比例分别为96.47%、94.88%、96%，按照50%的比例划分，可考虑将[7.31-7.40][7.41-7.50][7.51-7.60]的比例调整为10%、30%、10%。

2）转轴固定圈提供范围及比例

转轴固定圈的数据分布出现了2个波峰，主要原因是因为不同供应商的BT轴承外圈宽度值的正态分布图不一致，因此在要求轴承压盖供应商提供产品时，应考虑到使用不同轴承所带来的压盖变化。

当使用S轴承较多时，[5.81-5.90][5.91-6.00]

[6.01-6.10]的比例按照50%分配分别为20%、20%、10%。当使用F轴承及N轴承较多时，[6.41-6.50][6.51-6.60]

[6.61-6.70]按照50%分配分别为20%、20%、10%。当S轴承、F轴承及N轴承同时使用时，应及时统计不同轴承的使用数量，方便更加准确确认轴承压盖数量。

3）转轴止圈提供范围及比例

从上表6可看出，[5.41-5.50][5.51-5.60][5.61-5.70]这三组数据在三种轴承的比例分别为89.8%、87.18%、90%，按照50%的比例划分，可考虑将[5.41-5.50][5.51-5.60]

[5.61-5.70]的比例调整为30%、10%、10%。

因此，为保证轴承压盖的准确性，需要生产计划人员根据项目要求，每月将轴承使用情况统计准确。同时，还应减少不同测量人员在测量转动轴、定轴、轴承产生的人为误差。

参考文献

[1] 盛骤，谢式千，潘承毅. 概率论与数理统计（第四版）[M] 北京：高等教育出版社.2010