Глава 8 Элементы конструкции и механические расчеты (967520), страница 3
Текст из файла (страница 3)
, (8.13)
где 
— номинальные значения соответственно мощности, кВт, частоты вращения, об/мин; 
— коэффициент, значение которого следует принять равным 24—29 для машины средней мощности и 18—20 для крупных машин (от 400 кВт и выше).
Окончательные размеры вала устанавливаются после его расчетов на жесткость и прочность. Свободный конец вала имеет цилиндрическую или коническую форму. Широкое применение имеют валы с цилиндрическим концом. На этот конец насаживают полумуфту, или шкив, или шестерню, которые закрепляют с помощью шпонки. На валу имеется еще ряд шпонок для закрепления различных узлов, размещаемых на валу. В цепях упрощения обработки вала ширину всех шпонок желательно брать такой же, как и у свободного конца.
Размеры свободного конца вала (рис. 8.12) должны быть выбраны в соответствии с ГОСТ (табл. 8.1). Концы валов предусматриваются двух исполнений — длинные и короткие.
Рис. 8.12. Свободный конец вала
Шпонки для свободного конца вала выбирают по стандартам.
При конструировании вала следует также согласовать размеры шеек вала, на которых размещают подшипники, с размерами выбранных подшипников.
Расчет вала на жесткость. При расчете прогиба вала принимают, что вся масса активной стали ротора с обмоткой и коллектором (в машинах постоянного тока) и участка вала под ними приложена в виде сосредоточенной силы 
посредине длины магнитопровода. Массу указанных частей определяют по данным электромагнитного расчета. Массой остальных частей вала можно пренебречь.
Таблица 8.1. Цилиндрические концы валов
|
|
| |
| Исполнение | ||
| 1 | 2 | |
| 7 | 16 | — |
| 9 | 20 | — |
| 11 | 23 | — |
| 14 | 30 | — |
| 16 | 40 | 28 |
| 18 | ||
| 19 | ||
| 22 | 50 | 36 |
| 24 | ||
| 28 | 60 | 42 |
| 32 | 80 | 58 |
| 38 | ||
| 42 | 100 | 82 |
| 48 | ||
| 55 | ||
| 60 | 140 | 105 |
| 65 | ||
| 70 | ||
| 75 | ||
| 80 | 170 | 130 |
| 85 | ||
| 90 | ||
| 95 | ||
| 100 | 210 | 165 |
| 110 | ||
| 125 | ||
| 140 | 250 | 200 |
| 150 | 250 | 210 |
| 160 | ||
| 170 | 300 | 240 |
| 180 | ||
| 190 | 350 | 280 |
| 200 | ||
| 220 | ||
| 250 | 410 | 330 |
| 280 | 470 | 380 |
| 320 | 550 | 450 |
| 360 | ||
Принимая, что ротор асинхронного двигателя или якоря машины постоянного тока представляют собой сплошной цилиндр с плотностью 8300 кг/м3, его массу можно определить как
.
Масса ротора синхронной машины приближенно равна:
,
а масса коллектора
,
где 
— внешний диаметр ротора (якоря), м; 
— длина сердечника без радиальных вентиляционных каналов, м; 
— внешний диаметр и длина коллектора, м; 
— длина ротора.
В машинах постоянного тока в том случае, когда коллектор насаживается на вал, расчет прогиба вала проводят исходя из приведенной силы тяжести (рис. 8.13):
, (8.14)
где 
— масса якоря с обмоткой и валом, кг; 
— масса коллектора с валом под ним, кг; 
— коэффициент, который принимают из табл. 8.2 в зависимости от отношений 
и 
(см. рис. 8.13).
Рис. 8.13. К определению коэффициента
При креплении корпуса коллектора к корпусу якоря масса коллектора учитывается как прибавка к массе якоря.
Таблица 8.2. Зависимость и
|
|
| |||||
| 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | |
| 0,3 | 0,6 | 0,84 | 1,02 | 1,12 | 1,12 | 1 |
| 0,4 | 0,55 | 0,77 | 0,94 | 1,03 | 1 | 0,86 |
| 0,5 | 0,56 | 0,78 | 0,94 | 1 | 0,94 | 0,78 |
| 0,6 | 0,62 | 0,86 | 1 | 1,03 | 0,94 | 0,77 |
| 0,7 | 0,75 | 1 | 1,12 | 1,12 | 1,02 | 0,82 |
При определении прогиба вала воспользуемся аналитическим методом. Для этого необходимо иметь эскиз вала со всеми его размерами (рис. 8.14). Вал разбивают на три участка: 
и 
. Прогиб вала, м, под действием силы на участке, соответствующем середине магнитопровода,
, (8.15)
где 
— модуль упругости: 
Па;
, 
, (8.16)
— экваториальный момент инерции вала, м4; для сплошного вала диаметром 
имеем 
, для полного вала 
; 
— силы тяжести ротора, Н.
Рис. 8.14. Эскиз вала
В (8.15) все линейные размеры должны быть приняты в метрах. Расчет 
удобно представить в виде таблицы (см. пример расчета).
Электрическая машина сочленяется с исполнительным механизмом или двигателем одним из указанных способов: через ременную передачу, зубчатую передачу или через упругую муфту. При работе машины возникают поперечные силы 
приложенные к выступающему концу вала и соответственно вызванные натяжением ремня, давлением на зубец шестерни или же неточностью сопряжения валов и изготовлением деталей муфты. Эту силу , Н, можно определить как
, (8.17)
где 
— номинальный вращающий момент, Н·м:
для двигателя
,
для генератора (8.18)
.
— номинальные мощность, кВт, и частота вращения, об/мин; 
— коэффициент, при передаче упругой муфтой 
, при передаче зубчатыми шестернями 
, при передаче клиновыми ремнями 
, при передаче плоскими ремнями 
; 
— радиус делительной окружности шестерни или радиус по центрам пальцев муфты или окружности шкива, м.
Сила вызывает дополнительный прогиб вала под серединой магнитопровода:
, (8.19)
где 
(см. рис. 8.14 и табл. 8.3), — расстояние от точки приложения силы до ближайшей опоры, м.
При сочленении валов с помощью шкива или зубчатой шестерни точка приложения силы лежит в середине свободного конца вала (см. рис. 8.14). При сочленении валов эластичной муфтой сила приложения лежит посредине упругой части пальцев.
Прогиб вала вызывают также силы одностороннего притяжения, которые возникают, если ротор будет смещен из центрального положения по отношению внутреннего диаметра статора. Первоначально смещение ротора происходит вследствие неточности
обработки, износа подшипников и прогиба вала под действием сил и Первоначальное смещение ротора, м, принимают равным:
(8.20)
где 
— воздушный зазор, м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
