Глава 8 Элементы конструкции и механические расчеты (967520), страница 2
Текст из файла (страница 2)
, (8.10)
где 
— внутренний диаметр магнитопровода, м; 
— число полюсов; 
— относительное переходное реактивное сопротивление обмотки статора (находится из электромагнитного расчета); для предварительных расчетов можно принять у синхронных явнополюсных машин 
, у короткозамкнутых асинхронных двигателей 
, у асинхронных двигателей с фазным ротором 
.
Напряжение растяжки в кольце, Па,
, (8.11)
где 
— диаметр кольца, м.
Тогда
. (8.12)
При доброкачественной сварке кольца из стали марки Ст3 допустимое напряжение растяжения 
Па. Бандажные кольца изготавливают из прутков диаметрами 10, 12, 16, 20, 24 мм и прутков квадратного сечения 22
22 и 32 32 мм2. В машинах с внешним диаметром магнитопровода статора более 1 м приваривают петли, которые крепят с помощью шпилек к нажимным шайбам статора (рис. 8.9).
Рис. 8.9. Крепление бандажных
колец с помощью шпилек
Число шпилек выбирают в зависимости от диаметра сердечника: принимают 4 шпильки при диаметрах от 1 до 2 м, 6 шпилек при диаметрах от 2 до 2,6 м и 8 шпилек при диаметрах свыше 2,6 м.
Пример. Дано: 
м, 
м, 
, вылет лобовой части обмотки 23,4 см.
При высоте паза 
мм вылет лобовой части равен 23,4 см, поэтому бандажные кольца необходимы (23,4>21,5 см). Принимаем 
, тогда:
по (8.10)
Н;
по (8.12)
м.
Для изготовления кольца выбирается пруток диаметром 12 мм.
8.2. СТАНИНЫ
Станины статоров электрических машин выполняют литыми, сварными или из труб. В машинах переменного тока станина является каркасом, в котором располагается магнитопровод статора с обмоткой. Конструкция станины зависит от степени защиты машины. Для асинхронных двигателей закрытого исполнения (степень защиты IР44) (см. рис. 9.7) применяют литые чугунные станины цилиндрической формы. Для улучшения охлаждения машины внешней поверхности станины отливают продольные ребра (при 
355 мм) или приваривают распределенный воздухоохладитель, состоящий из двух-трех рядов стальных трубок диаметром 32...40 мм (при 
400 мм). Между ребрами или через трубки воздухоохладителя наружным вентилятором, расположенным на валу машины, прогоняется охлаждающий воздух. Высоту ребер 
выбирают равной (0,15—0,2) . Число ребер, приходящихся на четверть поверхности станины, выбирают от 8 до 12.
Внутренняя поверхность станины у машин небольшой мощности гладкая, обработана для посадки магнитопровода статора, более крупных машин (при > 400 мм) для закрепления магнитопровода на ней предусматривают продольные ребра.
У двигателей защищенного исполнения (степень защиты IР23) (см. рис. 9.4) станины выполняют литыми с гладкой внешней поверхностью, а на внутренней поверхности имеются 4—6 ребер для посадки магнитопровода. В боковых частях станины предусматривают отверстия для выхода охлаждающего воздуха. Отверстия закрывают жалюзи, которые штампуют из стали или выполняют из алюминиевых сплавов.
В синхронных машинах относительной небольшой мощности станины также выполняют литыми (рис. 8.10).
Рис. 8.10. литая станина с впрессованным магнитопроводом
Для машин переменного тока большой мощности (больше сотен киловатт) чаще всего применяют сварные станины. Сварные станины выполняют в виде кольцевой коробки П-образного сечения и состоят они из ряда продольных балок, приваренных к боковым кольцам (рис. 8.11). В машинах общего назначения чаще всего применяют станины с «глухой» наружной стенкой (см. рис. 8.6). Одна из торцевых наружных стенок 4 такой станины имеет отверстие, диаметр которого меньше внешнего диаметра магнитопровода
(глухая стенка). К этой стенке приваривают нажимные пальцы 3. Вторая торцевая стенка открытая, и через нее ведут шихтовку магнитопровода. К этой стенке после прессовки магнитопровода приваривают нажимное кольцо 2 с пальцами 3.
Рис. 8.11. Сварная станина
В машинах постоянного тока станина, кроме того, что к ней прикрепляют главные и добавочные полюсы, является частью магнитопровода. В целях уменьшения размеров подшипниковых щитов и повышения их жесткости иногда увеличивают длину станины. Развитая в сторону подшипниковых щитов часть станины может иметь меньшую толщину. Толщину станины определяют из электромагнитного расчета. Полученные размеры станины обеспечивают ее достаточную прочность и жесткость. В машинах постоянного тока станины как при защищенном (степень защиты IP22), так и при закрытом исполнении (степень защиты IP44) (см. рис. 11.3) имеют гладкую внешнюю поверхность. При высотах оси вращения до 200 мм станины выполняют из цельнотянутых стальных труб, а при больших высотах оси вращения сваривают из толстолистовой стали, свернутой в трубу. Сварной шов целесообразно располагать по линии главных полюсов, чтобы исключить влияние этого шва на распределение магнитного потока. В удлиненных станинах предусматривают люки для обслуживания коллектора и подачи охлаждающего воздуха.
Для улучшения работы двигателей постоянного тока при питании их от тиристорных преобразователей целесообразно магнитопровод статора выполнять шихтованным из листов электротехнической стали толщиной 0,5...1 мм, а затем запрессовывать его в литой корпус.
При проектировании станины электрической машины в нижней ее части должны быть предусмотрены лапы, с помощью которых она крепится к фундаменту. Расположение лап на станине должно быть таким, чтобы можно было свободно вставлять в их отверстия крепящие машину болты, а в машинах постоянного тока — еще и не затруднять установку и выем болтов, крепящих полюсы. Опорные лапы либо отливают вместе со станиной, либо изготовляют отдельно. Кроме того, на станине должны быть окна и приваренные или отлитые основания для размещения коробки вводных проводов.
В верхней части станины делают приливы или приваривают бобышки, в которых высверливают отверстия и нарезают резьбу для рым-болтов. В малых машинах делают один рым-болт, а у более крупных — два. При массе машины менее 30 кг рым-болт отсутствует. Станины должны иметь зажим для заземления.
При внешнем диаметре станины менее 1...1,5 м к ее торцам болтами привертывают подшипниковые щиты, для чего на торцах должны быть выполнены кольцевые заточки для посадки и предусмотрены приливы или ушки с нарезными отверстиями для крепления щитов. При больших диаметрах станины применяют стояковые подшипники.
В последнее время получили распространение станины прямоугольной формы. Машина такой формы лучше вписывается в интерьер производственных помещений, гармонируя с прямыми линиями колонн, окон, станков и т. п. Кроме того, при прямоугольной форме станины удается лучше использовать ее внутренний объем и за счет этого уменьшить размеры машины.
В новой серии RA для машин с высотой оси вращения 71...132 мм используют алюминиевые станины, получаемые экструзией. Станины имеют горизонтально-вертикальное оребрение улучшенную эстетичность формы [13].
8.3. ВАЛЫ
Электрические машины общего назначения выполняют преимущественно с горизонтальным расположением вала. В этом случае вал несет на себе всю массу вращающихся частей, через него передается вращающий момент машины. При сочленении машины с исполнительным механизмом (для двигателя) или с приводным двигателем (для генератора) через ременную или зубчатую передачу, а также и через муфту на вал действуют дополнительные изгибающие силы. Кроме того, на вал могут действовать силы одностороннего магнитного притяжения, вызванные магнитной несимметрией, усилия, появляющиеся из-за наличия небаланса вращающихся частей, а также усилия, возникающие при появлении крутильных колебаний. Правильно сконструированный вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать все действующие на него нагрузки без появления остаточных деформаций. Вал должен так же иметь достаточную жесткость, чтобы при работе машины ротор не задевал о статор. Критическая частота вращения вала должна быть значительно больше рабочих частот вращения машины. При критической частоте вращения вынуждающая сила небаланса имеет частоту, равную частоте собственных поперечных колебаний вала (т. е. наступает явление резонанса), при которой резко увеличиваются прогиб вала и вибрация машины.
Валы изготовляют из углеродистых сталей, преимущественно из стали марки 45. Для повышения механических свойств сталей их подвергают термической обработке.
Размеры вала определяют при разработке конструкции. Валы имеют ступенчатую форму с большим диаметром в месте посадки магнитопровода ротора. Число ступеней вала зависит от количества узлов машины, размещаемых на нем (магнитопровод, коллектор, подшипники вентилятор, контактные кольца и т. д.). При переходе с одного диаметра вала на другой для предупреждения недопустимой концентрации напряжений в местах переходов должны быть предусмотрены закругления (галтели) максимально возможного радиуса. Отношение радиуса галтели к диаметру вала должно быть больше 0,05. По этой же причине не следует применять отношение диаметров соседних ступеней вала более 1,3. Иногда для фиксации положения пакета магнитопровода ротора на валу предусматривается упорный буртик. Диаметр вала, см, в той его части, где размещается магнитопровод, предварительно можно выбрать по формуле
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
