无纬带在电机绑扎中的应用研究

1、摘 要无纬带是电机产品中必不可少的一种固定材料，电机中许多部位均需无纬带绑扎固定，如交直流电机转子端部线圈和转子铁芯槽部绑绑扎；汽轮发电机定子端箍缠绕；换向器3面封口绑扎等都要用无纬带绑扎。而在直流电机的电枢端部的绑扎材料的选择中，无纬带相比钢丝绑扎，除了节省了大量合金钢材，还在其他许多方面有明显的优势。同时，无纬带还广泛应用于电枢绕组的固定、变压器铁心绑扎等诸多方面。本文对无纬带在电机中的应用研究，并通过对无纬带特性的了解；无纬带预紧拉力的定量测量；不同无纬带厚度绑扎工艺对比；无纬带厚度与层数关系的研究，详细了解无纬带的绑扎工艺，并且以求对其有一个较新的认识。关键词：无纬带，绑扎工艺，预紧力

2、ABSTRACTBanding tape with the electrical products essential to a fixed material, many parts of motor required no latitude with lashing, such as AC and DC motor rotor and the rotor core end of the coil grooves lashing hoop; Statorside hoop winding; commutator surface sealing bandage 3 latitude bands

3、are all free to use Binding.The armature in the DC end of the banding material selects the current methods commonly used in industry whether the latitude belt lashing and lashing two non-magnetic wire. The fastening material as a motor, no latitude belt steel banding. In addition to save a large num

4、ber of alloy steel, also have many other significant advantages.At the same time, no latitude with the armature winding is also widely used in fixed, lashing, and many other aspects of transformer core. In this paper, with no latitude in the application of the motor, and through understanding of cha

5、racteristics of non-latitudes; no latitude are the quantitative measurement of preload tension while different thickness banding technique is no latitude comparison. No latitude with the relationship between the thickness and layersresearch to learn more about the banding process , and in order to h

6、ave a relatively new to their understanding.Key words: banding tape, banding techniques, preload目 录TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc262250995 1 绪论 PAGEREF _Toc262250995 h 1 HYPERLINK l _Toc262250996 无纬带的发展历史及应用现状 PAGEREF _Toc262250996 h 1 HYPERLINK l _Toc262250997 研究的目的和意义 PAGEREF _Toc262250997 h 1 HYP

7、ERLINK l _Toc262250998 本文的研究内容 PAGEREF _Toc262250998 h 2 HYPERLINK l _Toc262250999 2 无纬带绑扎工艺研究 PAGEREF _Toc262250999 h 3 HYPERLINK l _Toc262251000 “束达”绑扎张力装置的介绍 PAGEREF _Toc262251000 h 3 HYPERLINK l _Toc262251001 上海电机厂 的无纬带绑扎工艺 PAGEREF _Toc262251001 h 4 HYPERLINK l _Toc262251002 电枢绕组的绑扎工艺 PAGEREF _T

8、oc262251002 h 8 HYPERLINK l _Toc262251003 直流电机的转子绑扎新工艺研究 PAGEREF _Toc262251003 h 10 HYPERLINK l _Toc262251004 3无纬带绑扎强度计算 PAGEREF _Toc262251004 h 12 HYPERLINK l _Toc262251005 计算无纬带绑扎强度与厚度要求 PAGEREF _Toc262251005 h 12 HYPERLINK l _Toc262251006 对比计算的结论 PAGEREF _Toc262251006 h 14 HYPERLINK l _Toc2622510

9、07 工业上的无纬带厚度概念的改进 PAGEREF _Toc262251007 h 14 HYPERLINK l _Toc262251008 4无纬带绑扎预紧力选用 PAGEREF _Toc262251008 h 15 HYPERLINK l _Toc262251009 无纬带预紧力的概念 PAGEREF _Toc262251009 h 15 HYPERLINK l _Toc262251010 4.2 绑扎带受力分析 PAGEREF _Toc262251010 h 15 HYPERLINK l _Toc262251011 船用电机修理中的无纬带箍延伸性能试验 PAGEREF _Toc26225

10、1011 h 22 HYPERLINK l _Toc262251012 无纬带箍延伸性能试验的测量数据 PAGEREF _Toc262251012 h 24 HYPERLINK l _Toc262251013 无纬带变形情况试验 PAGEREF _Toc262251013 h 31 HYPERLINK l _Toc262251014 5总结 PAGEREF _Toc262251014 h 32 HYPERLINK l _Toc262251015 参考文献 PAGEREF _Toc262251015 h 34 HYPERLINK l _Toc262251016 致谢 PAGEREF _Toc26

11、2251016 h 351 绪论无纬带从60年代开始使用至今已有30多年历史，实践证明用强度高、比重小、自身离心力低的无纬带箍代替反磁钢丝箍能有效的克服电机运行时绕组所产生的电磁力和离心力1；绝缘的无纬带箍能增加绕组爬电距离、减少绕组端部漏磁改善了电性能；用无纬带代替钢丝箍能节省钢丝箍下的衬垫绝缘材料，同时取消了钢丝箍上的扣片和焊接，从而降低了成本，简化了加工制造工艺，由于无纬带箍表面光滑改善了转子防潮、防污和清理条件等优点，从而提高了点击运行的可靠性2。近年来，无纬带在性能、品种、规格、配套方面都有很大的提高，特别是网状无纬带发展迅速。相比较平行无纬带的绑扎拉力小、乱丝、利用率低等缺点，网状

12、无纬带因其自身的特点：网状无纬带在横向拉开时呈网状，玻璃丝之间有黏连不易分开，横向拉开至其宽度3倍时仍无分丝现象。因此在绑扎打箍时无纬带不易产生开裂乱丝现象。再者由于储存期长，开卷性好，无纬带利用率高达90%95%（而平行无纬带利用率为75%左右）。因此，使用网状无纬带可获较高的经济效益3。而目前国产的无纬带主要依然是有平行和网状两大类（平行无纬带国外早已淘汰，国内有些厂还在使用）3。从无纬带粘合剂来分有环氧树脂型、聚酯树脂型、二苯链树脂型等。从配套角度看有B级、F级、H级各种耐热等级的无纬带基本上都能配套齐全。产品规格上厚度有0.17、0.20、0.30mm,宽度从10mm开始每隔5mm一档

13、可达50mm,长度盘状带150200m，简状带20002500m等，各种规格均能满足用户需要。国内无纬带的迅速发展无疑给电机行业在产品和经济效益会带来一定的好处3。相比较传统的无磁钢丝绑扎，不但可以节省大量合金钢丝, 而且由于具有高抗张强度、无磁滞和涡流损耗, 因而提高了电机的可靠性。目前,在水泥、钢铁、冶金、矿山等行业中,广泛使用大中型高压绕线转子三相异步电动机来改善电机起动性能。由于很多电机制造企业对转子绕组端部绑扎不是很重视,造成绕组端部无纬带绑扎不牢固,影响电机的性能甚至发生事故。因此,对端部绑扎的精确计算并制定规范的工艺流程十分必要5。在直流电机制造中，电枢绕组的端部绑扎是绕组紧固及

14、绝缘处理的关键工艺之一，它对提高电机的整体性能及运行可靠性有着极其重要的作用，随着电机向小型化、轻量化的发展趋势，对绝缘材料的电气性能、耐热性能及机械性能亦提出了更高的要求7。无纬带在电机电枢绕组中的固定技术，若广泛运用于风力发电，核电以及军工方面电机的生产，将会大大提高电机使用效率，节约大量能源。目前，无纬带在机电枢绕组中的固定依然是一个较新的技术，各种规格的无纬带在电机具体运动时候的特性还没有完全被理解6；并且，电机运行时候无纬带的很多的参数并没有具体的理论依据，绝大多数还是靠经验参数和经验公式计算。随着电机品种发展的需求越来越多，特殊要求的电机也会愈来愈多，因此，对无纬带特性的研究，以及

15、预紧力和运动时的向心力的定量关系的确定也变得愈发紧迫和必要。研究内容基于以上简要分析，本文的主要研究内容是无纬带在电机绑扎上的应用研究。全文的研究内容包括以下几个方面：第一章为绪论，简单介绍了论文研究的背景，现状和研究的目的和意义。第二章为定性观测记录，着重介绍现有的无纬带绑扎工艺以及研究无纬带绑扎的新工艺。第三章为定量测数据，并运用现用的公式和试验方式研究无纬带张力和厚度的关系，研究无纬带的厚度变化与哪些变量有关，并确定无纬带厚度在工艺上的最终表述形式。第四章是本文的重点，首先从定性的方面介绍了无纬带的预紧力的概念，以及预紧力对于无纬带绑扎中的决定性作用；接着定量计算无纬带在工作时所受的力，

16、具体分析无纬带的受力情况；然后利用船用电机无纬带的试验得出无纬带在一定张力情况下的型变量；最后根据上海电机厂的新仪器实验得出无纬带的实际特性。第五章是本文的总论，从无纬带绑扎的工艺，厚度的要求，以及预紧力对型变量的研究最后得出无纬带的特性。提出本课题的创新点和最终的成果。2 无纬带绑扎工艺研究“束达”绑扎张力装置的介绍“速达”牌绑扎张力装置（简称绑扎机）是上海耀华复合材料 根据从意大利ISOLA公司引进的设备与图纸而仿制的专用装置。也是上海电机厂广泛使用的无纬带绑扎机。电机绑扎时，使用该装置可使帮扎带具有预定的张力，达到良好的绑扎效果。该装置结构简单，牢固，操作方便，张力稳定，是电机绑扎过程中

17、理想的辅助装置9。1、可绑扎的带子宽度：1030mm2、绑扎张力：0600kg3、压力表力值显示原始力值范围：06MPa（由于绑扎张力角度不同，压力表力值仅供参考，如果要正确，必须在某一角度绑扎带靠拉力表测量）4、绑扎机下方设有可拆卸的导轨和滑动扳，行程约为2m，用手轮人工操作。2.1.2使用说明：1、按图中所示方向，将带子平整地缠绕至各滚轮上，调节放带的两夹盘位置，注意不要使带子碰到滚轮边缘，以免损失带子或者带子折叠。绑扎时，每个滚轮都应转动。2、施加压力时，顺时针旋转机身上方的手轮，直至压力表上显示所需的绑扎张力。旋转速度不宜太猛以免压力一下子升的过高而将绑带拉断。3、更改绑扎位置时，旋转

18、机身侧面的手轮。当绑扎机移动至导轨端部时，速度应放慢，不要装极端部限位。4、推荐绑扎速度为每分钟1015m。5、当绑扎的带盘用至最后2层时，应迅速停车，取下带圈，更换新的带盘，将带尾与新带盘带端打结，放松拉力，拉过滚轮。如果不再绑扎，将带子从圈上拉出，将圈取下。6、当发现油缸漏油或者由于长时间微量的渗油而使油缸活塞杆可用手拉动15mm左右时，需要换油缸的密封圈和添加液压油。更换密封圈时，拆除油缸外侧的定位螺丝，将滚轮与活塞杆一起拉出，更换好密封圈后装入油缸，拧上定位螺丝，加液压油时，将油缸上方的滚轮先拆除，只需拆除挡圈既可拆下滚轮，然后旋下油缸上方的螺丝，将活塞杆向外拉，使其处于未压缩位置，待

19、加满液压油后，旋上螺丝，再装上滚轮。绑扎机机身重量：约140kg。导轨和滑动扳子重量：约100kg。外形长*宽*高：780*550*1160mm。导轨和滑动板尺寸长*宽：1500*515mm如图2-1图2-1绑扎张力装置2.2.1.适用于交直流电机电枢（转子）绑扎无纬带的工艺。 为了提高无纬带绑扎质量，可以采用预绑带和终绑扎带工艺， 一般绑扎就可以采用终绑扎工艺就可以了。预绑带：所有要整浸的转子都需预绑扎，也就是在浸渍和固化过程中可以在预先规定的终端位置处将绕组元件固定住，并为终绑扎打好基础使终绑扎的基础尽可能地圆的均匀，预绑扎的形状和厚度应尽量不要影响到后续进行的终绑扎。预绑扎的拉力一般要比

20、终绑扎时用的拉力小，通常绕组固化后即除去预绑扎带终绑扎带：该绑带是留在转子上的最后绑扎的绑带，需使用较大的绑扎拉力，拉力的匝数在图中要有说明10一般无纬带绑扎工艺（1）材料与设备无纬带、四氟薄膜带等、烘房、吊车、打箍车、尼龙榔头、剪刀、钢直尺、转子滚动托架等。（2）工艺准备：1、准备好所用材料，检查无纬带是否失效，失效的不能使用。2、准备好所用工装设备，检查工装设备是否正常，如有不正常必须校正。3、根据电枢（转子）的铁芯外圆及轴的长度调整好转子滚动托架顶针中心高的开档距离，并装夹固定。4、检查需打箍之电枢（转子）线圈端部是否平整，若不够理想须用尼龙榔头整理，使端部线圈排列整齐、圆弧度好。5、因

21、工艺需要打临时箍后，按工艺流程先打临时箍，再打正式箍。（3）工艺过程1、转子在80100预热2h4h后趁热打箍。将无纬带始头抽出，把第一圈端头压住，增加一些拉力扎第二圈，第三圈，直至无纬带在电枢（转子）上不位移时，再加拉力至所需的数值。2、无纬带箍的绑扎必须在有张力调节的专用设备上进行，绑扎拉力一般为800N1200N（特殊要求按图纸或工艺过程卡规定），绑扎时采用全叠包或半包和半叠包相结合的方式。3、当绑扎到一定程度，绑扎拉力要随着绑扎圈数的增加逐渐减小一些直至按图纸要求绑扎完毕。剪下带子尾端黏在箍的表面或塞在最后一匝中4、如果对绑扎表面要求较高，则在绑扎结束时可先垫一层四氟薄膜，再用0.52

22、.0mm的环氧玻璃布板3240覆盖整个绑扎部分，然后施加300N/cm左右的张力，在外面绑扎几层带子，再进行固化处理。5、绑扎完毕后，在吊装搁放时要防止无纬带箍的损伤和粘附灰尘，并且在24H内必须进烘房固化。6、如需无溶剂整浸的电枢（转子），先由产品车间按以下要求进行烘焙固化，中心高630以下的电枢（转子）在130烘焙8h，中心高630及以上的电枢（转子） 130烘焙16h，然后再送六车间整浸工段进行浸漆。7、由产品车间自行浸漆处理的电枢（转子），其无纬带箍的固化可由浸漆前的白胚预烘来完成。8、打箍后不再进行浸漆处理的电枢（转子），其无纬带箍的单独固化则在130烘焙24h.9、直流电机均压线上

23、的无纬带箍和高压直流电机电枢下层箍的固化为130烘焙8h。（4）质量要求1、无纬带箍必须是一个坚实整体，用小铁锤轻轻敲击应无哑壳声。2、无纬带箍表面平整，表面不平度应小于1mm，否则需刷环氧自干清漆H31-3进行修补。3、无纬带箍的端面无裙边状、疏松现象。4、打箍位置及尺寸必须符合图纸要求。（5）注意事项1、无纬带箍必须一次绑扎完成2、无纬带箍的带子绑扎层数和尺寸由设计者计算确定，当设计计算少于6层时，必须绑足6层。3、无纬带箍不允许车削加工。4、如果无纬带储存在低于室温的条件下，使用前应在室温下存放35h，使之恢复到室温后方可开封取出使用。5、无纬带超过预存期，必须重新复试，合格后方可使用。

24、绕组的绑箍工艺绑箍材料及辅助材料浸渍玻璃布限位带浸渍双边限位带聚酯玻璃纤维交织带（无纬带）辅助材料：四氟带玻璃丝带胶带绑箍用主要工具：带拉力控制绑扎工具1套75W电烙铁1只远红外灯泡4只逐档拆除为电枢浸漆，保证线圈成型的临时箍和绝缘衬垫。在绑扎前16小时把无纬带从冰库取出，将其升温，同时把电枢放到130烘房内加热68小时，目的是为了热态绑扎。在扎噶车上装加拉力控制器及托板，并将4只红外灯泡装于电枢铁芯四端，使带子去湿，硬化。绑箍工艺要求及说明将预热的电枢装压在打箍车上，把无纬带从拉力控制器上引出，如图2-2所示，固定在电枢上，箍必须从贴心中间开始向两端逐道扎。最后扎两端部，如图2-3所示图2-

25、2 带拉力控制器绑扎工具示意图图2-3 电枢绑扎结构示意图每一道姑的第一层下放好界限带，铁芯处放双边界限带，端部放单边界限带。界限带对接必须平服，目的是为了当箍烘硬时流失的胶不阻塞风道，及提高箍的轴向整齐度。接着提高拉力扎第二层，使其牢固地与电枢线圈结合，在围扎的同时校正带子位置，把带子拉力调正到规定的数值，连续扎至必须的匝数和道数。拉力根据带宽，具体见表2-1。表2-1带宽（mm）10152025拉力（N）1000150020002500为了电机总装后能测量气隙，将电枢铁芯最外边的两道箍扎的比中间各道箍高出几层，待箍烘硬后，将高出的二道箍精车至要求尺寸，作总装时测量气隙的准则。绑扎车的转速为

26、48r/min,相当于圆周速度0.20.3m/s，速度尽量慢一点，使扎在电枢上的无纬带经绕上200300mm这样一段距离后软化和液化。绑扎到两端的最后两道时拉力适当减少，以免塌箍。调换带子或缎带处理；装上的无纬带卷盘一直扎至最后的3m，然后把新的一卷始端放在老的一卷带子下面，用全力一起扎1/2匝。带子拼接处，在全力下约300mm长度上，用清洁烙铁持续来回烫熨加热，直至该部分的树脂固化，接着检查粘结处，（烙铁温度约为300）。新带卷盘装入拉紧机构中，把剩余的段头从老的卷盘上剪去，接着以规定的拉力继续打箍。每只电枢绑扎规定的程序必须一气呵成，以使电枢温度不低于规定值。绑扎终尾粘合处为了肉眼检查，通

27、过粘结处在轴向划（颜色笔）一条长约50mm的线，记号应轴向伸出带子两边2030mm,接着检查标记，慢慢除去拉力。如果记号有切向位移，说明树脂在粘结处尚未足够固化，必须在全拉力下重新固化。待绑扎1150不锈钢板围包，每块钢板接缝需平服整齐，最后用玻璃丝带扎紧，这样待箍烘硬后，拆除钢板，四氟带后，箍就能显示光滑无沟缝的表面。各道箍间的平直度及拉力都达到西门子的要求7。直流电机的转子绑扎新工艺研究在通过对上述几项典型无纬带绑扎工艺案例的学习和研究，我们归纳了无纬带绑扎的工艺特点和工艺流程，并且，在上海电机厂内关于直流电机转子绑扎的实际生产操作中，提出了某些新工艺和新的绑扎流程。1、准备记录表。2、进

28、行铁芯绑扎的转子，整个铁芯范围内都要包上隔薄膜，在部分铁芯的宽度方向将压制板条固定在铁芯外径。预绑扎的数量至少必须跟图纸上规定的一样。部分铁心要加紧箍，用张紧装置使之拉紧；有时要在槽范围内校正导条。装上夹紧装置，如果不用钢板也可用聚酯玻璃纤维交织带来代替。伸出来的隔离薄膜片用热风扇熔掉。3、绕组端部绑扎厚度4mm时再导条端部焊上挡块。4、在绕组端部上包上隔离薄膜。5、用较小的拉力（约2000N）加绑扎衬垫压制板。6、绕扎预绑带，有时候需要对绕线进行矫正。7、用tesafilm贴位绑带并剪断。8、第二个绕组端部的预绑扎与此相同。1、除去预绑带的钢带及剩余的树脂。2、检查绕组端部表面的圆度和直径。

29、必要时除去突起的部分，或是通过砌衬来将凹陷处填平。3、在两绕组端部外面对于进行铁芯绑扎的转子（包括整个铁芯）上包上隔离薄膜。4、将带子的始端夹紧固定在轴向内的绑带在第一个绕组端部上。5、终绑扎厚度4mm时用卷边带作为侧支承。对于末端为尖形的绑扎需包上1-2匝来固定。给热风扇或热辐射器定位并接通，将绑扎拉力提高到规定值进行绑扎，匝数按具体图纸。6、终绑扎厚度4mm时必须加轴向止推装置，钢环在铁芯端，在轴向外侧上，Hm694.5（或SPS694.2）与焊上的铜片相邻，用PBd650.4(2000N)缠绑上，端部用电烙铁来笃定，缠上L形角带的卷边带。将给辐射器或热风扇的定位并接通（打开），将绑扎拉力

30、提高到规定值，并按图纸中的说明缠绕。7、绑扎厚度10mm时需中途固化一次（贴心及两端部扎后）。8、根据绑扎宽度的不同分别在最后20匝之前绑入PGS651。9、末端为尖形的绑扎，在帮最后一层：PGs651层之前应向内包起再缠绕。10、绑包绑带覆盖层（拉力约为1500N）。11、绑扎外包层，固定带端，断开带端。12、如果未规定进行铁芯绑扎则第2个端部可按同样规格绑扎13、需进行铁芯绑扎的转子，在第二个绕组端上用电烙铁将端部固定后，不剪断带子，用较小的力支撑将其再绕包铁芯上。14、绕上双边卷边作为绑扎限位侧支承。15、绕扎第一层铁芯绑扎带（匝数及拉力见图纸），当匝数11时绑入第2层的双边卷边带。17

31、、用电烙铁将带端固定，不剪断带子直接将其再绕包到下一部分的铁芯上。18、铁芯绑扎完后不剪断带子直接将其再绕包到第二个端部上。19、将所有的过渡性连接头剪掉。20、铁芯绑带旁边吐出来的隔离薄膜用热风扇熔掉。21、绑扎固化后出去绑扎覆盖层和侧支承，将焊接挡块再焊接（使火焰斜指向轴向外侧）。22、清洁绑带，被加工过的地方涂上EM849。3无纬带绑扎强度计算计算无纬带绑扎强度与厚度要求在充分了解和研究无纬带绑扎工艺的基础上，能明显得出，无纬带的厚度与其预紧力大小，能够承受的最大张力以及材料和将来使用的寿命周期都密切相关，当然也关系到新工艺的达成，所以有一套厚度的计算公式非常之必要并且有积极的现实生产意

32、义。公式的得出设电机的超速转速 r/min。转子线圈端部的平均（重心）直径 cm。转子线圈端部重量 kg。线圈端部绑扎采用树脂浸渍玻璃纤维无纬带扎带。许用拉应力取 =180N/mm2 (即180MPa)。（3-1）线圈端部绑扎带总面积S= mm2 ；a为绑扎厚度，b为绑扎宽度。由线圈端部重叠产生的离心力在扎箍中的拉力： N（3-2） 式中FS为离心力绑扎厚度： （3-3）公式说明超速转速，通常为电机最高运行转速的1.2倍。上述计算为线圈的一个端部，另一端部的计算方法相同。3）,因此本计算中略去本省产生的离心力。目前已推广使用玻璃纤维网状无纬带，它在横向拉开时呈网状，免于打箍时层间粘丝。它的环形

33、式样热态拉伸强度为560MPa。若作为特殊订货，可采用高强度扎带，其拉伸强度为900MPa。直流电机升高片若设计成中间有弹性段的，则其重量的一半应放在线圈端部重量内计算。3.1.3发电机电枢铁芯档无纬带计算前变量的选取计算选取转速为1000r/min，圆筒直径为96cm的电枢转子，此种无纬带。 （3-4）所以即可列出下列算式： （3-5） （3-6） （3-7） （3-8）(即180Mpa) （3-9） （3-10） （3-11）3.2对比计算的结论在本次试验计算中得出改变电机转速是会改变无纬带安全稳定工作时所需要的厚度，且随着转速的增加厚度须增大。由本次对比试验计算得出在保持安全正常操作的范

34、围内，提高电机电枢的圆筒直径的大小，或者是提高转速必须增加无纬带在电枢绑扎中的厚度，并且由试验计算2和计算3对比得出电机转速的变化远远比改变电枢铁芯直径对无纬带的绑扎厚度的影响要大得多。在我们实际进行绑扎和测试计算时，遇到了一个极度麻烦的难题，就是所测算出的最终无纬带应该有的厚度极难在绑扎中的工艺中实现，必须先折算出无纬带的层数才能进行绑扎，所以我们提出了一个大胆的假设，可不可以在以后的工艺和实践中直接用无纬带层数来代替应该有的厚度的表述。然后这种想法得到了电机厂的师傅的肯定，比如在直径96cm，转速为1000r/min的时候，直接用代替厚度，比如在计算中就可以或直接得出层数，所以就必须要打上

35、12圈的无纬带。而X取整型就是我们需要得出的最小层数，这样一个小小的改动就会让无纬带装配工的装载无纬带提供极大的方便，同时也为新的打箍工具的制作提供了一个思路。以下的文章中，包括预紧力的研究计算，预紧力的选用，都是以无纬带的层数作为厚度的参数来进行研究的。4无纬带绑扎预紧力选用绑扎无纬带应与绑扎钢丝有同样的要求,就是绑扎时加一定的预紧力, 要求在电机允许的最高转速的离心力作用下, 当绑带弹性变形加大时, 被绑物仍存在压缩变形, 也就是被扎紧的线圈仍保留部分预紧力, 而且剩余的这部分预紧力能经受电机过载力矩切向力的作用保证线圈不发生位移。所以绑扎时的预紧力拉力是一个主要的工艺参数2。当然, 绑扎

36、时施加的预紧力除考虑上述要求外, 还必须与绑带材料的断裂强度之间留有足够的安全系数, 以避免在电机运转或其他情况下绑带产生断裂。4.2 绑扎带受力分析绑带施加拉力q，扎n匝时切向总拉力（4-1）由于绑带的回松和固化等影响, 初拉力将损失一部分, 剩余的总拉力 （4-2）对于线圈端部的绑扎取（4-3）绑带对被绑扎物的径向压力为（4-4）设无纬绑带环的弹性模数为, 截面为,半径为,则绑环周向拉伸（4-5）绑环径向胀大（4-6）绑环径向变形系数 （4-7）被扎物的径向变形系数（4-8）式中被扎物压缩变形都产生弹性变形, 形成弹性平衡（见图4-1）。 图4-1 绑扎无纬带受力平衡图电机旋转时被扎物产生

37、离心力（不计绑带离心力）, 绑带上受到预紧力和离心力同时作用, 但此时的预紧力, 由于绑带弹性变形加大和被扎物压缩量减小, 已经由减小到。电机在允许的最高转速()一下旋转时,被扎物产生的离心力为 (N)（4-9）式中G被扎物重量，kgD被扎物中心直径，cm 电机转速，r/min为保证电机在最大转矩时产生的切向力作用下线圈不产生切向移动, 电机在最大转矩时需要的绑带径向压紧力 （4-10）式中，电机过载倍数电机额定功率，KW电机额定转速，r/min电机转子线圈外径，cm由图中几何关系可得绑带变形系数和被扎物变形系数（4-11）（4-12）剩余预紧力（4-13）上式的推导过程如下（4-13） （4

38、-14）式（1）除以式（2）得 （4-15）即 （4-16） （4-17） （4-18）所以 （4-19）在时，可保证被扎物不产生移位，即满足 （4-20）电机旋转时绑带内张力由静止状态的F增加到 （4-21） （4-22）绑带张力增长系数 （4-23）当转速升高，离心力达到时，预紧力将完全消失，此时 （4-24）离心力安全系数 （4-25）由于变形系数、难以得到准确的数字，因而不能按式（1）（5）进行准确计算。分析讨论下面三种情况可以得到一些物理感念。被扎物相对于绑带硬度很大时（如绑带在金属件外圈时），可视,此时电机旋转时的剩余剩余预紧力 （4-26）为达到被扎物不产生移位，必须 （4-27

39、）电机旋转时绑带径向拉力始终是 （4-28）预应力消失时的旋转离心力 （4-29）当被扎物与绑带具有相近的刚度时，可视，此时电枢旋转时剩余预紧力 （4-30）被扎物不产生位移的条件是 （4-31）电机旋转时绑带径向拉力 （4-32）预紧力完全消失时的离心力 （4-33）假定绑带相对于被扎物刚度很大时，即被扎物很松软时，即的刚度时，即，此时剩余预紧力（4-34）被扎物不产生位移的条件 （4-35）电机旋转时绑带径向拉力（4-36）离心力很大很大时，预紧力才很可能消失。综合上诉三种情况，在一般条件下，当电机旋转时，绑带剩余的预紧力在范围内，而绑带本身的径向拉力则在范围内。2。如采用mm环氧绑扎带（

40、断裂强度88200)，应取拉力对转速较低，离心力较小的电机，上诉拉力可适当降低，取拉力上式中的是按下节计算得到的绑带拉应力。为确保电机在超速和过载情况下可靠运行，应按超速时离心力和过载转矩切向力确定绑带匝数或尺寸。允许应力考虑最严重情况下等于或小于考虑回松后的预紧应力。在预紧应力取绑带强度的0.3倍时，允许应力可取材料断裂强度的0.225倍。因而可按下式核算绑带强度（4-37）式中A绑带环截面积，绑带材料断裂强度，按上式选取绑带尺寸，可保证电机在劣势的工况仍有预紧力压住被扎物。如果绑带预紧力不够, 电机离心力达到超过图中的时, 被压紧的线圈就可能失去压紧力而离开下面的支撑圈, 并在切向电磁力作

41、用下产生切向位移。因而对绝缘产生一定程度的损害或引起线圈端部变形, 即失去圆形。由于目前国产绑扎带质量较差, 国内有些制造厂使用的绑扎拉力较小, 如使用0.17*25mm绑带的, 仅用500N以下的拉力。在此情况下, 绑带离心力产生的拉应力超过11760时, 预紧力就有可能消失11。为了提高扎带预紧力, 除了提高扎带本身的抗拉质量外, 在工艺上首先要有一套好的扎带拉力装置。拉力装置应带有测力仪, 并使其滑轮具有大的拉力而表面光滑。扎带工艺还应考虑尽量减少扎带的回松,可采用下列措施：1、绑扎前被扎物应热态整形, 使线圈各层之间及下层线圈与支撑圈之间紧密贴合, 最好用预扎钢丝的方法使被扎物箍紧箍圆

42、。2、绑扎时被扎物最好保持冷态, 而将绑带加热使之软化, 可避免因被扎物由热变冷收缩而引起绑带回松。3、在每一盘绑带将扎完时, 应在保持拉力情况下用电熨铁将尾头粘牢, 再去掉拉力, 剪去多余部分。为了在预紧力很小或消失后保持线圈的整体性, 可在线圈斜边之间和层间加浸过漆的适形材料, 并采用真空无溶剂浸漆等方法。当然最根本的还是应该设法保证预紧力, 尤其是对高转速电机, 线圈绑扎的可靠性是很重要的。预紧力过大, 超过了绑带材料断裂强度的5倍时, 在电机旋转时或因温差等原因都有产生绑带断裂的危险11。在一些进口电机上发生过开箱就发现绑带己断裂的情况。在国产电机上, 绑带预紧力不大而仅由于离心力导致

43、绑带断裂的情况不多。只有在电机失控超速或极不合理的绑带尺寸选用时才有可能使绑带内离心力产生的应力达到其断裂强度而断裂。国产电机绑带松动是主要的问题。绑带经预应力绑扎和烘焙后, 应形成整体而坚实的“玻璃钢”11 , 才能保证它的整体强度。为此, 对不同的绑扎材料, 应有严格的、相应的合理烘焙工艺8。为避免绑带外层产生周向裂纹, 绑扎时应先填平线圈端部的低注部分后, 再用半叠绕的方式包扎。并在最外几层逐渐降低拉力绑扎。下表为本文建议的无纬玻璃丝带绑扎参数与国内外所采用的无纬玻璃丝带绑扎参数的比较。表4-1中给出的设计应力系指按本文的式（4-25）计算得到的应力11。表4-1扎无纬带参数比较制造厂绑

44、扎工艺拉力参数设计选用应力参数绑带尺寸 mm工艺拉力 N拉应力拉应力断裂强度拉力回松系数允许应力允许应力断裂强度允许应力预紧应力0.3*109803266720650西门子0.3*2524003200024000建议0.17*25112526470198001通过对无纬带预紧力的计算而确定无纬带的特性是本文的重点，而在开始研究的时候我们进行了一次船用电机中的无纬带预紧力的实验（1）实验目的：在试验工装上按工艺要求绑扎一定圈数的无纬带，按不同的要求固化后，测量无纬带箍在热态下在不同的应力作用下外径的变化。以了解无纬带箍在不同工况下的延伸率。（2）实验材料、工装、设备1、无纬带0.2*30 F15

45、0-G-W2、试验工装、烘箱、10m车床、打箍机、热风机等3、0.5mm环氧板 32404、聚四氟乙烯带（3）试验方案方案11、在试验工装上均匀绑扎六道30mm宽、19圈厚无纬带箍，打箍张力开始为1200N，绑扎到第八圈时调整张力为1000N，绑扎到第14圈时调整张力为800N，打箍完成后，按工艺要求锁头，最后在无纬带箍外表面垫上四氟乙烯带及0.5mm环氧板各一圈，再用无纬带收紧5-6圈，收紧张力为300N左右。2、固化工艺为烘房温度到130后固化24h。3、固化结束后，待工装自然冷却到80以下时，拆除无纬带箍外面的聚四氟乙烯带和环氧板，同时对无纬带箍外表多余的漆瘤清楚整理。4、待无纬带箍冷却

46、至室温时，测量6道无纬带箍的外径及厚度，并记录。5、随后在工装上接好测温元件，将工装放入烘房中，升温至工装温度130后，出烘房，在热态下立即测量六道无纬带箍的外径，同时记录无纬带箍温度。6、同时无纬带箍在热态下分别施加7.69T、9.3T、11.1T应力作用，测量不同应力作用下六道无纬带箍的外径并记录无纬带箍温度。7、无纬带箍不同应力试验后，拆除其余五道无纬带箍，保留中间部位的一道无纬带箍，再分别施加3T、5.5T应力作用，然后每次加0.5T试验，并记录无纬带箍的外径及温度，直至无纬带箍破坏为止。方案21、在试验工装上均匀绑扎六道30mm宽、19圈厚无纬带箍，打箍张力开始为1200N，绑扎到第

47、八圈时调整张力为1000N，绑扎到第14圈时调整张力为800N，打箍完成后，按工艺要求锁头，最后在无纬带箍外表面垫上聚四氟乙烯带及0.5mm环氧板各一圈，再用无纬带收紧5-6圈，收紧张力为300N左右2、固化工艺为烘房温度到130后固化10h。3、固化结束后，待工装自然冷却到80以下时，拆除无纬带箍外面的聚四氟乙烯带和环氧板，同时对无纬带箍外表多余的漆瘤清楚整理。4、待无纬带箍冷却至室温时，测量6道无纬带箍的外径和厚度，并记录。5、随后在工装上接好测温元件，将工装放入烘房中，升温至工装温度130后，出烘房，在热态下立即测量六道无纬带箍的外径，同时记录无纬带箍温度。6、同时无纬带箍在热态下分别施

48、加7.69T、9.3T、11.1T应力作用，测量不同应力作用下六道无纬带箍的外径并记录无纬带箍温度。方案31、在试验工装上均匀绑扎六道30mm宽、19圈厚无纬带箍，打箍张力开始为1200N，绑扎到第八圈时调整张力为1000N，绑扎到第十四圈时，调整张力为800N，打箍完成后，按工艺要求锁头，最后在无纬带箍外表面垫上聚四氟乙烯带及0.5mm环氧板各一圈，再用无纬带收紧5-6圈，收紧张力为300N左右。2、固化工艺为烘房温度到130后固化16h。3、固化结束后，待工装自然冷却到80以下时，拆除无纬带箍外面的聚四氟乙烯带和环氧板，同时对无纬带箍外表多余的漆瘤清楚整理。4、待无纬带箍冷却至室温时，测量

49、六道无纬带箍的外径及厚度，并记录。5、随后在工装上接好测温元件，将工装放入烘房内，升温至工装温度130后，出烘房，在热态下立即测量六道无纬带箍的外径，同时记录无纬带箍温度。6、同时无纬带箍在热态下分别施加7.69T、9.3T、11.1T应力作用，测量不同应力作用下六道无纬带箍的外径并记录无纬带箍温度。方案41、在试验工装上均匀绑扎六道30mm宽、19圈厚无纬带箍，打箍张力开始为1200N，绑扎到第八圈时调整张力为1000N，绑扎到第十四圈时调整张力为800N，打箍完成后，按工艺要求锁头，最后在无纬带箍表面垫上聚四氟乙烯带及0.5mm环氧板各一圈，再用无纬带收紧5-6圈，收紧张力为300N左右。

50、2、固化工艺为采用热风机加热，工装外套保温套，工装上安装八点测温元件，最低温度大于105后保温48h。3、固化结束后，待工装自然冷却到80以下时，拆除无纬带箍外面的聚四氟乙烯带和环氧板，同时同无纬带箍外表多余的漆瘤清楚整理。4、待无纬带箍冷却至室温时，测量6道无纬带箍的外径及厚度，并记录。5、随后在工装上接好测温元件，将工装放入烘房内，升温至工装温度130后，出烘房，在热态下立即测量六道无纬带箍的外径，同时记录无纬带箍温度。6、同时无纬带箍在热态下分别施加7.69T、9.3T、11.1T应力作用，测量不同应力作用下六道无纬带箍的外径并记录无纬带箍温度。从实际试验的难易程度，和可操作性出发，我们

51、最终选择了第一套试验方案进行测量和研究。并且确定烘房为130，24h。预紧力分别为1.2kN，1.0kN，0.8kN。下面六张表格记录形变试验中选取不同初张力时候无纬带的型变量表4-1第1次加压：无纬箍拉力试验（第1次加压）百分表放置示意图：撑力（t）表1读数（mm）表2读数（mm）表4读数（mm）表3读数（mm）414551556165717579859195100表4-2第2次加压：无纬箍拉力试验（第2次加压）百分表放置示意图：撑力（t）表1读数（mm）表2读数（mm）表4读数（mm）表3读数（mm）41455155616571757985表4-3第3次加压：无纬箍拉力试验（第3次加压）百

52、分表放置示意图：撑力（t）表1读数（mm）表2读数（mm）表4读数（mm）表3读数（mm）11414551556165717579表4-4第4次加压：无纬箍拉力试验（第4次加压）百分表放置示意图：撑力（t）表1读数（mm）表2读数（mm）表4读数（mm）表3读数（mm）0414551556165717579表4-5第5次加压：无纬箍拉力试验（第5次加压）百分表放置示意图：撑力（t）表1读数（mm）表2读数（mm）表4读数（mm）表3读数（mm）414551556165717579表4-6第6次加压：无纬箍拉力试验（第6次加压）百分表放置示意图：撑力（t）表1读数（mm）表2读数（mm）表4读数

53、（mm）表3读数（mm）4145515561657175794.4.2数据分析：从上面各表中的数据中可以看出，从撑力为28.7t开始，无纬带即出现了轻微的形变，而对比其余5张表可以看出，在撑力是30.8t以下，形变量变化极少，而在30.8t的情况下，形变是有一个突变的过程。横向对比六张表可以发现在30.8t以下的撑力施加的情况下，无纬带的形变量是有一定规律的，各方向的受力形变，呈0.005倍的线性变化，经研究发现，这种形变是在工艺的允许范围之内。而一旦撑力大过了30.8t，六道无纬带箍就会有不规律的形变量变化。甚至在大于51t以后有明显的增大。且随着撑力的继续增大而形变的变化程度也越大。这也是

54、本次试验中一个重大的发现，具体这种形变是刚性形变还是弹性形变，对工艺和产品的影响有没有？若有的话有多少？怎样的影响？这是下文需要进一步研究的方面。为了掌握无纬带箍在离心力作用下的变形情况，我们专门设计制作了一台直径与发电机电枢外径相同的液压膨胀机，用各种规格的无纬带打不同层数，分别按照标准工艺、模拟船舱内工艺、打箍时有无预紧力等几种不同工况先后进行了数十次对无纬带箍性能试验，其中下列两项最具代表性，结果见表4-7表4-7无纬带特性试验方案一方案二无纬带尺寸mm3025打箍张力N02000层数1912固化参数130/24h130/24h厚度范围mm宽度范围mm38-3934-35预紧力T55T变

55、形量mm65T变形量mm71T变形量mm无纬带箍弹性模量GPa通过对比两组数据，不难发现：（1）一定的张力下无纬带箍会发生弹性变形（2）超过一定的张力无纬带箍会发生塑变形（3）张力达到某一之后再增加张力，无纬带箍再胀大量很小（4）无纬带箍开始张大的张力与打无纬带箍时的预紧力大小紧密相关5总结本文首先介绍了无纬带的发展历史和应用现状，以及各种不同无纬带的分类和用途，接着介绍几种目前比较通用的无纬带绑扎工艺，并进行对比然后提出改进的新工艺，通过对无纬带强度和厚度的关系计算，研究无纬带厚度的得出，并提出用层数取代厚度在无纬带绑扎工艺上的应用。最后便是本文最重要的研究无纬带预紧拉力的课题。然后通过对无纬绑扎带的受力的定量分析得出无纬带箍的绑扎需要一定的预紧力，但是并不是越大越好。最后对无纬带本身的性能作了研究，这也是本课题的重要任务之一。通过对船用电机修理中的无纬带箍延伸性能的试验，测出数据初步了解绑扎无纬带是可延展的，接着运用了上海电机厂的液压膨胀机试验最终确定了无纬带是会在一定张力的条件下发生弹性和塑形变形而且带箍开始张大的张力与打箍时的预紧力密切相关的特点。这个结论否定了过去工业中“无纬带箍断裂前不会变形或变形量可以忽略不计，即无纬带箍是刚性箍”的概念，从而