ДП 190303.65.12.152.ПЗ (1232038), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

q_convenction = h·A· , (4.2)

где h – коэффициент теплоотдачи. Единица его измерения – Вт/(м²·°С).

Излучение (Radiation) – это обмен энергией между объектами, а также объек­тами и окружающей средой посредством электромагнитных волн. При этом не требуется промежуточной среды (теплоносителя), а передача энергии возможна, кроме прочего, в вакууме. Если температура поверхности – T_s, а окружающей сре­ды – T_a, то поверхность площадью А принимает (поглощает) тепловой поток по формуле (4.3)

q_emissivity = ɛ·ϭ·A·(T_a – T_s), (4.3)

где ϭ – константа Стефана-Больцмана, а ɛ (Emissivity) – излучательная способность или, как в локализованном варианте SolidWorks, излучаемость поверхности. Излучательная способность­ – доля теплового потока конкрет­ной поверхности относительно поверхности абсолютно черного тела, для кото­рого ɛ = 1.

В нашем случае рациональней использовать первые два метода.

4.2 Постановка условий задач

Для получения достоверных данных в результате расчета, необходимо правильно задать условия задачи. Важнейшими условиями являются постановка целей и правильный набор исходных данных.

Для расчета модели в CAE пакете – Flow Simulation, в первую очередь потребуется 3D модель прошедшая все проверки и готовая к исследованиям.

Создав проект в CAE пакете, задаем исходные данные для расчета, для этого необходимо выполнить следующие действия:

- Каждой из детали присвоить материал, из которого она создана, для этого в закладке материалы, добавить деталь и выбрать материал из существующих или задать параметры для нового материала;

- Выбрать грань, которая будет являться вентилятором, в нашем случае, заглушка, закрывающая входное отверстие со стороны коллектора и будет являться вентилятором;

- Задать параметры вентилятора;

Параметры вентилятора приведены в таблице 2.1. Параметры необходимо записать в соответствующие строки.

- Задать температуру охлаждающего воздуха;

Температура охлаждающего воздуха на прямую зависит от температуры окружающей среды, значение температуры записать в строку в параметрах вентилятора.

- Выбрать грань, которая будет являться выходным отверстием;

- Выбрать крышку, которая закрывает отверстие с обратной стороны коллектора, она же будет является выходным, граничным условием;

- Выбрать детали, являющиеся источниками тепловой энергии, и задать значения температур;

- В закладке источники тепла, добавить элемент, и задать параметр температура;

- Указать цели исследования.

Набор исходных данных непосредственно зависит от условий, в которых происходит исследование, к таким условиям относятся время года, режим работы и другие.

В нашем случае проведем несколько расчетов при продолжительном режиме работы.

Для того чтобы улучшить условия вентиляции, предлагается изменить большое количество параметров, от скорости вращения вентилятора, до внесения в конструкцию серьезных изменений. Под такими изменениями стоит понимать, например, создание дополнительного, вентиляционного отверстия, входного или выходного.

В таблице 4.1 приведен общий набор исходных данных, необходимых для теплового расчета. В каждом из расчетов набор исходных данных может в значительной мере отличаться друг от друга.

После того как все материалы и параметры заданы, необходимо указать цели исследования. В нашем случае необходимо указать минимальные и максимальные значения температур, воздуха и твердых тел. После выполнения выше перечисленных действий можно приступать к началу расчета, для этого нажать кнопку пуск.

4.3 Анализ по результатам расчетов

Расчет № 1. Целью первой задачи является тепловой расчет в летнее время года, а именно в период максимальных температур. Максимальное значение температуры, в городе Хабаровске, зарегистрировано в июле, и составляет 35,7 ^оС. Результаты расчета в летнее время года приведены в таблице 4.2.

По данным таблицы 4.2 видно, что воздух максимально нагревается до температуры 129 ^оС. Обмотка главного полюса – часть двигателя, имеющая максимальную температуру 149 ^оС.

На рисунке 4.1 представлена эпюра потоков воздуха в тяговом электрическом двигателе. По рисунку видно, что воздух, проходящий через пространство между обмоткой якоря и обмотками полюсов, сильно нагревается. Температура воздуха на подходе к обмотке якоря, со стороны коллектора, не превышает 60 °C, но уже к концу обмотки, температура воздуха имеет значение около 113 °C. Несомненно, это оказывает негативный эффект на отвод тепла от обмоток. Охлаждение имеет неравномерный характер, а следовательно приводит к перегреву лобовых частей обмоток.

Рисунок 4.1 – Результат расчета № 1

Так же было замечено, что в нижней части тягового электрического двигателя, температура выше примерно на 10 °C. Это обусловлено тем, что входное и выходное отверстия для поступления и отвода охлаждающего воздуха, находятся в верхней части двигателя. Воздух доходя до нижней части двигателя, уже успевает нагреться, в процессе охлаждения коллекторно-щеточного аппарата. Это так же негативно сказывается на охлаждении обмоток статора находящихся в нижней части двигателя.

Расчет № 2 – тепловой расчет в зимнее время года.

В данном расчете, условия вентиляции полностью повторяют условия предыдущего расчета, за исключением температуры охлаждающего воздуха, значение которой составляет 40 °C ниже нуля.

Рисунок 4.2 – Результат расчета № 2

По результатам расчета видно, что максимальное значение температуры воздуха снизилось на 10 °C, максимальный нагрев обмотки статора снизился меньше чем на 4 °C.

По рисунку 4.2 так же видно, что в зоне лобовых частей обмотки якоря, воздух нагревается на 8 °C меньше.

Такой результат неудовлетворителен, так как значения температур не снижены в достаточной мере.

Расчет № 3 – два впускных отверстия и одно выпускное.

В данном варианте, предполагается, что охлаждение двигателя будет более эффективным если воздух будет поступать не через одно отверстие, а через два. В качестве второго впускного отверстия предлагается использовать отверстие, предназначенное для выхода воздуха, выходным же будет являться отверстие под коллектором.

Предполагается, что воздуховод, на подходе к тяговому двигателю, будет раздваиваться. Воздух будет делиться поровну, по 50 % в каждое из впускных отверстий.

Результат теплового расчета № 3 приведен в таблице 4.4.

Рисунок 4.3 – Результат теплового расчета № 3

При таком способе наблюдается наличие встречных потоков воздуха, которые только ухудшают условия вентиляции, (рисунок 4.3).

Расчет № 4 – 2 два впускных отверстия и одно выпускное.

Предлагается так же использовать два впускных отверстия. Второе впускное отверстие предлагается сделать в подшипниковом щите со стороны обратной коллектору. Результат расчета № 4 приведен в таблице 4.5.

Рисунок 4.4 – Результат расчета № 4

Характеристики

Список файлов ВКР