柔性站台式中型电机装配生产线介绍

行映阁　万正喜　王学宇

摘要：未来各大电机厂固定资產的投资方向将转向先进的半自动化和自动化设备、工具、器具的购置。本文详述中型电机总装配特点及现状，介绍一种先进的柔性站台式中型电机装配生产线。

关键词：中型电机；柔性装配生产线；插转子机；站台式

制造业一直致力于提高产品质量和生产效率，减轻工人的劳动强度和降低工作场所的不安全因素。各行各业都在不断地开发自动化程度更高的设备来满足生产制造的高要求，电机行业也不例外。

在充分了解市场需求的同时，我院开发研制了一种柔性站台式中型电机装配生产线，采用地面运输代替吊车运输，装配中的插转子采用自动化设备，填补国内中型电机装配无自动化装配生产线的空白。

一、电机行业发展动态

大中型电机是我国电工行业主导产品之一，它广泛应用于国民经济的各行各业之中，据有关统计表明：我国电动机的耗电量约为全国总耗电量的65%，其中大中型高压电动机耗电量约占30%。

据历年《中国电器工业年鉴》及行业有关资料统计表明：2013年全国电机的年生产能力为2.79亿kW，其中大中型电机的年生产能力大约为8370万kW。据预测到2020年，全国发电装机容量将达到20亿kW左右，每年投产发电装机容量将在1亿kW以上，而电动机的需求与发电设备的需求呈3.51 ：1的正比关系，据此分析，交流电动机产品在国内市场的有效需求会保持稳定增长，在今后几年我国电动机的年需求量将在35100万kW以上，由此推测出今后一段时期，大中型电动机的年需求量平均约为10530万kW以上。

从2005～2013年间，国民经济持续稳定快速发展，各大城市引入新的理念重新进行规划，电机生产工艺及要求不断提高，这些都促使电机厂生产规模年年增长，生产设备、工艺持续更新，工艺布局重新调整等，我院作为一个为电机厂服务的工程咨询和设计单位，这一时期主持了全国各地绝大部分的电机厂的工程咨询设计工作：包括整厂搬迁、厂房改造、新建厂房等。

电机行业在经历了10年大规模的搬迁和改造后，生产场地面积应该已经能够满足其未来5～10年的发展要求，未来的主要任务就是如何提升产品质量，优化工艺流程，提高自动化程度，降低劳动强度，提高生产效率。所以，未来各大电机厂固定资产的投资方向应该将从侧重建筑安装工程转向设备、工具、器具的购置。这就为先进的半自动化和自动化设备和工装提供了契机。

二、目前国内外中型电机装配特点及现状

典型的中型电机（355～560）装配过程非常复杂：摆定子、装挡风板座、插转子、装档风板、套轴承内盖 → 轴承加热、套装 → 滚动轴承部件装配 →装端盖、轴承附件 → 出线盒部件装配 → 装外风扇 → 冷却器罩装配 → 装导风罩或水冷却器 → 试 验 →清理、检查→喷 漆 → 配装轴伸键 → 轴头防锈处理 → 装轴头止动装置 → 清理、入库。

电机装配好后定子和转子之间的间隙称为气隙，为了减小励磁电流，气隙应尽可能的小，然而气隙过小，会使装配困难和运转不安全，因此气隙的最小值常由制造工艺及运转安全等因素来决定。在中型异步电动机中，气隙一般为0.2～3mm。

电机产品的质量，一方面取决于零部件的加工质量，另一方面在很大程度上也取决于装配的质量。因此装配的过程、工艺及工装就显得尤为重要。电机装配的主要技术要求包括：保证电机径向和轴向装配精度。绕组接线正确，绝缘良好，无擦碰损伤。机座和端盖的止口接触面应无碰伤等。

中型电机品种多，批量少，产品变化大，总装配都还是沿用老的工艺和工装，目前中型电机采用台位式装配方式，装配工艺过程均为人工操作。自动化程度很低，装配周期长，工人劳动强度大，装配面积大，效率不高，装配质量不高，且易造成各种伤害。

在电机的装配过程中有二个关键点：

转子套入定子：总装配时，将转子套入定子是关键工序之一，操作不当，很容易造成绕组的撞伤，有时候甚至造成转轴变形。套入时，还须注意轴伸与接线盒的相对位置。目前中型电机采用L型吊装工具，吊装工具的一端套于转子轴上，工作人员手持操纵杆使转子水平而平稳的穿入定子内。目前这一工序主要靠操作工人的熟练程度来保证操作质量。

装配工段的工件吊装：电机总装配时，需要的零部件比较多，装配时一般使用1～5t吊车，且起吊频繁。目前采用的台式装配，使得地面零部件运输量比较大，吊车操作频繁。这些都会引起更多的不安全因素。

随着中型电机产量的提高和电机性能要求的提高，有必要设计适合中型电机装配的半自动化生产线。国内外目前只有国内某公司研发生产了一条1.0MW-3.7MW风力发电机总装生产线，该生产线在使用过程存在安全可靠性差等缺点，并且该条生产线属于军工保密状态，不对外开放，该企业也未研发中型电机装配生产线。到目前为止中型电机总装生产线处于市场空白状态。

三、站台式装配线的功能特点

我院研发的站台式中型电机装配生产线由装配站（含1个特殊装配站：插转子机）、产品运输装置、控制系统组成。

运输采用rgv小车加多个托盘作为电机地面运输的方式，rgv小车运送带工件托盘（工件即为电机）至目标装配站，将其卸下，然后参与其他工件（带托盘）的运输，装配站与装配站之间采用主通道进行连接。

插转子机主梁的左部滑动连接有横置的U 形主滑枕，主梁的右部滑动连接有横置的L 形副滑枕，主滑枕与副滑枕的开口相对；转子滑环端托架设在主滑枕下边的右端，转子输入端托架设在副滑枕下端，转子滑环端托架与转子输入端托架处在同一水平线上并均能调整上下高度，转子滑环端托架与转子输入端托架之间的间距大于两个待安装转子的长度；在主滑枕之下设有中心调整装置，用于放置定子及调整定子中心；在中心调整装置之上的主滑枕上设有中心检测装置；在副滑枕之下设有转子上料小车；所述主滑枕、副滑枕、中心调整装置、中心检测装置、转子上料小车、装端盖小车与电控系统相连。运输小车将定子运送至插转子机工作平台，设备自动对定子进行初调，调好后无线通知转子转运小车，将部装完成的转子从步移机构上卸下运至插转子主梁下，设备主滑枕从定子中穿出联合副滑枕共同托起转子，此时进行气隙精确测量，并对定子进行微调，保证上下左右气隙均符合装配要求，调整完成后，转子右移到设定位置，完成定子和转子的装配。

该生产线改变了传统电机装配过程中工件的运输方式，将空中运输改为地面自动运输，减少劳动强度、提高了运输的安全可靠性；改变传统电机装配的工艺布局，减少各工序之间的干扰，可以实现各工序之间的独立操作；提高单位面积的产值；实现装配的通用化和系列化，一条总装生产线可以实现多种中型电机的总装；实现柔性作业，可避免直线装配线节拍不一致而产生的等待现象，最大限度实现均衡生产；减少作业过程中吊车运用次数，实现关键环节自动化生产，定时、定人、定点进行生产；整条生产线运行安全可靠、检修维护方便，满足生产工艺要求。

四、总结

我院研制开发的中型电机站台式柔性装配生产线目前已与国内某厂就技术协议达成共识并签订设计制造合同，预计今年年底生产线能够投产应用，中型电机站台式柔性装配生产线应用成功后，将会给中型电机的装配方式带来一次新的革命，将进一步提高电机装配的自动化程度，提高生产效率，减轻工人劳动强度，提高装配过程中的安全系数，为电机行业做出贡献。

作者简介：行映阁 女 本科 2005年毕业于西安交通大学电气工程及其自动化专业，从事电机厂咨询、工程设计10年。