Глава 8 Элементы конструкции и механические расчеты (967520), страница 10

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

Текст из файла (страница 10)

Радиальное напряжение на поверхности радиуса , Па,

. (8.74)

Максимальное тангенциальное напряжение, которое возникает на внутренней поверхности магнитопровода радиусом , Па,

, (8.75)

где — коэффициент, определяемый в зависимости от отношения по следующей формуле:

. (8.76)

Тангенциальное напряжение в стали магнитопровода ротора с учетом ослабления шпоночной канавкой, Па,

. (8.77)

Если в магнитопроводе имеется отверстие для стяжной шпильки, то из следует вычесть диаметр этого отверстия. Напряжение в стали магнитопровода не должно превышать 130 МПа.

Пример. Исходные данные: , об/мин, м, м, м, м, м, кг/м, м.

Из (8.71)

кг/м;

по (8.72)

Н/м;

по (8.73)

Н/м.

Радиальное напряжение по (8.74)

Па.

По (8.76)

.

Тангенциальное напряжение по (8.75) и (8.77)

Па;

Па.

8.6.2. Расчет ротора в виде магнитного колеса

Магнитное колесо представляет собой сварную конструкцию, состоящую из стальной втулки, насаживаемой на вал, обода, к которому прикрепляются полюсы, и диска, соединяющего втулку и обод. Иногда в диске делают отверстия, между которыми образуются своеобразные спицы (рис. 8.44).

Центробежная сила обода, Н,

, (8.78)

где — масса обода, кг:

; (8.79)

— средний радиус обода, м.

Центробежная сила полюсов с обмотками, Н,

, (8.80)

где — масса всех полюсов с обмотками, кг:

. (8.81)

Массы и определяют из электромагнитного расчета по (10.150)—(10.153); — радиус центра тяжести полюса с обмотками, м, по (8.49).

Сила, растягивающая втулку, Н,

, (8.82)

где — расчетный коэффициент:

; (8.83)

— площади сечения обода, втулки, спицы, м²; — расчетная ширина спицы, м; — число спиц; — средний радиус втулки; — длина спицы; — размеры, м, по рис. 8.44.

Сила, передаваемая на втулку, Н,

. (8.84)

Напряжения при максимальной частоте вращения, Па:

в ободе на растяжение без учета спиц

; (8.85)

во втулке

; (8.86)

в швах А

; (8.87)

в швах Б

,

где и — размеры сварочных швов А и Б, м (рис. 8.44).

Можно принять

м. (8.88)

Напряжения при номинальной частоте вращения в швах Б, Па:

на растяжение

; (8.89)

на срез

, (8.90)

где — коэффициент перегрузки; ;

;

на срез (приведенное)

. (8.91)

Допустимые напряжения в ободе и втулке принимают равными до 100 МПа, в швах на растяжение 80 МПа, на срез 45 МПа.

Пример. Исходные данные: кВт, об/мин, м, м, м, м, м, м, м, м, м, м, м, кг; .

Последовательно применяя (8.78)—(8.91), получаем

кг;

м;

Н;

Н;

м²;

м;

м²;

м;

м;

м²;

;

Н;

Н;

Па;

Па;

Па;

Па;

Па;

Н·м;

;

Па.

Все напряжения находятся в допустимых пределах.

8.7. РОТОРЫ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

И ЯКОРЯ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Магнитопроводы роторов асинхронных двигателей и Якорей машин постоянного тока с внешним диаметром менее 990 мм собирают из целых листов, которые вырубаются из электротехнической стали толщиной 0,5 мм (рис. 8.45). В листе штампуют пазы, а при необходимости, кроме того, круглые отверстия диаметр 15…35 мм для образования вентиляционных каналов. При большой радиальной высоте листа отверстия располагают в несколько концентрических рядов в шахматном порядке. Для посадки магнитопровода на вал в центре ли штампуются отверстие, в котором предусматривается шпоночная канавка, а также круглая лунка — шихтовочный знак А, для того чтобы при шихтовке укладывать все листы в одно и то же положение относительно друг друга. В результате такой укладки пазы получаются с более ровными стенками. После штамповки и снятия заусенцев листы лакируют и подвергают термообработке для создания оксидной пленки. При изготовлении роторов асинхронных двигателей с литой клеткой магнитопроводы сначала собирают из листов на оправке, а после заливки алюминиевой обмотки напрессовывают на вал. При внешних диаметрах ротора до 200...300 мм магнитопроводы сажают на гладкий вал горячей посадкой, а при больших диаметрах на валу предусматривается шпонка.

Рис. 8.45. Пример листа магнитопровода ротора

Магнитопроводы роторов, имеющие фазную обмотку или сварную клетку, а также магнитопроводы якорей машин постоянного тока набирают из листов непосредствен из вал (рис. 8.46). Магнитопроводы 1 спрессовывают стальными нажимными шайбами, которые имеют кольцевые пояса 4, называемые обмоткодержателями и предназначенные для поддержки лобовых частей обмотки 2. Выполнение обмоткодержателей выбирается в соответствии с формой лобовых частей обмотки.

Рис. 8.46. Ротор (а) и якорь (б) из целых листов

Магнитопровод ротора или якоря в спрессованном состоянии фиксируется на валу в осевом направлении или с помощью пружин­ит колец 5, врезанных в канавку на валу, или втулок 6, насаживаемых на вал с большим натягом. Иногда для фиксации магнитопровода с одной стороны упирается в предусмотренный на валу буртик. Лобовые части обмотки закрепляют бандажом 3.

При внешнем диаметре ротора или якоря более 990 мм магнитопровод набирается из штампованных сегментов электротехнической стали (рис. 8.47). В этом случае сегменты набирают на ступицах, которые имеют сварную конструкцию (рис. 8.48). Размеры сегментов выбирают исходя из наилучшего раскроя листа. Для крепления в ступице в сегментах с внутренней стороны предусматривают выступы или углубления в форме ласточкина хвоста. Количество крепящих элементов в каждом сегменте должно быть не менее двух. В целях повышения механической прочности, а также улучшения магнитной проводимости пакеты собирают с перекрытием сегментов при переходе от слоя к слою.

Рис. 8.47. Сегмент якоря

Рис. 8.48. Якорь из сегментов

В осевом направлении сегменты якоря стягивают нал фланцами и стяжными шпильками, устанавливаемыми внутри вне магнитопровода.

Иногда на ступицах собирают магнитопроводы роторов (якорей) при их диаметрах менее 990 мм. Такое выполнение магнитопроводов целесообразно в том случае, когда разность между внутренним диаметром ротора (якоря), найденным из электромагнитного расчета, и диаметром вала получается значительной, а внутреннюю меньшего диаметра.

8.7.1. Механический расчет магнитопровода

При проектировании роторов (якорей) отдельные их элементы подлежат проверке на механическую прочность.

Расчет напряжений в магнитопроводах. При вращении магнитопроводах роторов и якорей возникают напряжения от центробежных сил. Наибольшие значения эти напряжения имеют у внутренней поверхности магнитопровода:

, (8.92)

где — диаметр ротора (якоря), м; — коэффициент, учитывающий ослабление сечения листа шпоночной канавкой и вентиляционными отверстиями:

,

здесь — глубина паза, м (рис. 8.49); — диаметр вентиляционного отверстия, м; — минимальная высота ярма ротора (якоря), м:

;

— высота шпонки; — диаметр вала.

Рис. 8.49. к расчету напряжения

в листе магнитопровода якоря

Коэффициент А определяется по табл. 8.8., в которой принято

;

.

Допустимое напряжение для электротехнической стали 120 10⁶ Па.

Таблица 8.8. Значение коэффициента А

Расчет колец и втулок, запирающих ротор (якорь) на валу. На кольцо, которым магнитопровод запирается на валу, действует усилие, сдвигающее нажимную шайбу вдоль оси. Это усилие, Н, вызывается упругостью спрессованного пакета и находится по формуле

, (8.93)

где — диаметр окружности, проведенной через середины пазов, м; — упругость спрессованного пакета, берется как 1/3 усилия прессовки: Па. Большие значения выбирают для машин меньшей мощности.

Напряжение на срез кольца прямоугольного сечения, Па,

, (8.94 а)

Характеристики

Список файлов книги