Глава 8 Элементы конструкции и механические расчеты (967520), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Вследствие смещения ротора магнитные потоки полюсов будут неодинаковыми. У полюсов, расположенных со стороны меньших воздушных зазоров, потоки больше. Соответственно больше и сила поперечного магнитного притяжения. Силу одностороннего маг­нитного притяжения, Н, вызванную смещением ротора на , определяют по формуле

, (8.21)
где — диаметр ротора, м; — длина ротора без радиальных каналов, м.

Сила вызывает дополнительный прогиб вала, который про­порционален прогибу от силы тяжести ротора:

. (8.22)

Вследствие увеличения прогиба силы магнитного притяжения увеличатся, что вызовет дальнейшее увеличение прогиба. Так будет продолжаться до тех пор, пока магнитное притяжение и жесткость вала не уравновесятся, при этом установившийся прогиб под дейст­вием сил магнитного притяжения будет равен:

, (8.23)

где .

Результирующий прогиб вала определяется для наихудшего случая, когда остальные составляющие прогибов суммируются:

. (8.24)

Для надежной работы машины выбор допустимого прогиба зависит от способа ее сочленения с исполнительным механизмом или двигателем.

При применении упругой соединительной муфты суммарный прогиб в процентах длины воздушного зазора должен составлять в асинх­ронных двигателях не более 10%, в синхронных машинах — не более 8% и в машинах постоянного тока — не более 6 %. При сочленении посредством ременной передачи прогиб должен быть не более 10% воздушного зазора. При ограничении перекоса зубьев при зубчатой передачи прогиб не должен превышать 10% у асинхронных двигателей, 7% у синхронных машин и 5% у машин постоянного тока

Таблица 8.3. Параметры участков вала

Критическая частота вращения. Для определения критической частоты вращения, об/мин, воспользуемся приближенной формулой, которая получена при учете одностороннего магнитного притяжения в предложении, что ротор представляет однородную массу:

. (8.25)

Рабочая частота вращения ротора должна отличаться от критической не менее чем на 30%.

Расчет вала на прочность. Вал электрических машин передает вращающий момент и, кроме того, испытывает изгибающие усилия от сил тяжести, магнитного притяжения и от поперечных сил на свободном конце. В результате этого вал испытывает совместное действие напряжения изгиба и напряжения кручения.

При совместном действии и кручения по теории наибольших касательных напряжений приведенное к случаю изгиба напряжения, Па, определяется по формуле

, (8.26)

где — напряжение изгиба, Па; — напряжение кручения, Па; — отношение допустимого напряжения при изгибе к удвоенному допускаемому напряжению при кручении.

Учитывая, что

(8.27)

и

, (8.28)

после подстановки их в (8.26) получаем расчетную формулу

, (8.29)

где — момент сопротивления при изгибе, м³, для вала диаметром :

; (8.30)

— изгибающий момент в расчетном сечении, Н·м; — номинальный вращающий момент, Н·м; — коэффициент перегрузки, который в среднем можно принять равным 2—2,5; — коэффициент, для нереверсивных машин и для реверсивных.

Расчет вала на прочность заключается в определении напряжений в сечении каждой его ступени. Для этого необходимо для каждой ступени определить изгибающий момент с учетом перегрузки и момент сопротивления при изгибе. На участках вала, ослабленных шпоночными канавками, момент сопротивления определяется по диаметру (см. рис. 8.14). Изгибающий момент, Н·м:

для участка вала (см. рис. 8.14)

; (8.31)

для участка

, (8.32)

для участка

. (8.33)

Нагрузка от установившегося магнитного притяжения, Н,

. (8.34)

Расчетные значения сопоставляют с допускаемым для данного материала. Допускаемое значение напряжения не должно превышать 0,7 предела текучести. Для стали марки 45 предел текучести равен 3600·10⁵ Па.

Пример. Рассчитать вал асинхронного двигателя, имеющего следующие данные: Н·м, об/мин, масса ротора (включая среднюю часть вала) 753 кг, внешний диаметр магнитопровода ротора , длина магнитопровода ротора без радиальных каналов м, воздушный зазор м. Сочленение двигателя с приводом — через эластичную муфту. Диаметр по центрам пальцев муфты м. Размеры вала приведены на рис. 8.15.

По (8.14)

Н;

по (8.17)

Н.

Прогиб вала посредине магнитопровода под давлением силы тяжести ротора по (8.15)

м;

м^-1 и м^-1

(взяты из табл. 8.3).

Рис. 8.15. Вал асинхронного двигателя

Прогиб вала посредине магнитопровода ротора от поперечной силы муфты по (8.19)

Первоначальное смещение ротора по (8.20)

м.

Начальная сила одностороннего магнитного притяжения по (8.21)

Н.

Прогиб от силы по (8.22)

м.

Установившийся прогиб вала от одностороннего магнитного притяжения по (8.23)

м;

.

Суммарный прогиб посредине магнитопровода ротора

м;

т. е. составляет 6,65%, что допустимо.

Критическая частота вращения по (8.25)

об/мин > 1,3 .

В расчете на прочность принимаем коэффициент перегрузки .

Напряжение на свободном конце вала в сечении (см. рис. 8.15):

Н·м;

по (8.30)

м³;

по (8.29)

Па.

Напряжение в сечение :

Н·м;

м³;

Па.

Напряжение в сечении :

из (8.32) и (8.34)

Н·м;

Н;

м³;

по (8.29)

Па.

Напряжение в сечении

Н·м;

м³;

Па.

Напряжение в сечении

Н·м;

м³;

Па.

Напряжение в сечении

Н·м;

м³;

Па.

Из сопоставления полученных данных следует, что наиболее нагруженным является сечение , для которого

Па.

Таким образом, вал удовлетворяет всем требованиям механических расчетов.

8.4. ПОДШИПНИКИ. ПОДШИПНИКОВЫЕ ЩИТЫ

В электрических машинах с горизонтальным валом подшипники выполняют роль поддерживающих опор. Они воспринимают дейст­вия силы тяжести ротора, силы одностороннего притяжения, сил, возникающих от несбалансированности ротора и дополнительных продольных нагрузок от приводных механизмов. В машинах относительно небольшой мощности подшипники размещают в подшип­никовых щитах, которые располагаются по торцам машины и пред­назначаются для прикрытия лобовых частей обмоток.

Подшипниковые щиты выполняют сварными и литыми (рис. 8.16), в средней части щитов выполняют сквозное цилиндриче­ское отверстие для подшипников. Щиты приболчивают к корпусу.

Характеристики

Список файлов книги