Глава 8 Элементы конструкции и механические расчеты (967520), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Из (8.37)

Н;

из (8.35 а)

Н;

из (8.38)

Н.

При диаметре цапфы 110 мм выбираем шарикоподшипник средней серии 322 ( Н).

Аналогично

Н;

Н;

Н.

При диаметре цапфы 110 мм выбираем радиальный роликоподшипник легкой узкой серии 32222 ( Н).

8.5. ПОЛЮСЫ

На полюсах электрических машин располагается обмотка воз­буждения, которая создает магнитный поток. Необходимый харак­тер распределения этого потока в воздушном зазоре обеспечивается соответствующей конфигурацией полюсного наконечника. Как правило, полюсы машин постоянного тока размещаются на статоре, а у синхронных машин — на роторе. В машинах постоянного тока кро­ме главных полюсов на статоре размещаются добавочные, предназ­наченные для улучшения коммутации.

Главные полюсы машин постоянного тока (рис. 8.25) собирают из отдельных листов, которые штампуют из электротехнической стали толщиной 1 мм. Собранные в пакет, они спрессовываются при давлении (20...25)·10⁵ Па и скрепляются заклепками. Крайние листы пакета выполняются более толстыми. В зависимости от размера полюса они штампуются из листовой стали толщиной 4...10 мм. Эти листы по размеру делаются несколько меньшими, чем остальные.

Заклепки вставляются в предусмотренные в листах отверстия, а затем развальцовываются в конических углублениях листов (см. рис. 8.25).

Рис. 8.25. Главный полюс машины постоянного тока

Они равномерно распределяются по поверхности листов и занимают около 0,02—0,03 этой поверхности. Обычно их не менее четырех. Диаметры отверстий под клепки принимаются на 0,15...0,2 мм больше диаметра самой заклепки. Для полюсов применяются заклепки диаметром 6, 8, 10 и 12 мм.

Полюсы прикрепляются к станине не болтами. Для этого в теле шихтованного полюса высверливаются отверстия, и нарезается резьба (рис. 8.26, а). Резьба в шихтованном теле полюса механически ненадежна и не всегда обеспечивает плотное прилегание полюса станине. Поэтому в более крупных машинах, а также у маши, работающих в условиях тряски, болты вворачиваются в стержни, вставляемые в тело полюса (рис. 8.26, б).

В крупных машинах постоянного тока в полюсных наконечниках выштамповываются пазы для размещения компенсационной обмотки (рис. 8.26, б).

Рис. 8.26. Крепление главного полюса к станине

Добавочные полюсы выполняются цельными или собранными из штампованных стальных листов. В машинах относительно небольшой мощности добавочные полюсы выполняются в виде стальных отливок или из полос проката. В настоящее время они часто собираются из листовой стали толщиной 1 мм. На рис. 8.27 даны различные исполнения добавочных полюсов. Сердечник полюса и его наконеч­ник (рис. 8.27, а) выполняются из одной заготовки путем ее после­дующей обработки. Полочки (рис. 8.27, б и г), служащие для под­держания катушек, выполняются из немагнитных материалов и прикрепляются заклепками к телу полюса. В машинах относительно большой мощности полюсы выполняются Т-образной формы (рис. 8.27, в), при таком их выполнении увеличивается поверхность приле­гания полюса к станине и уменьшается индукция в стыке. Полюсы, собранные из отдельных листов, имеют преимущество перед массивными, так как в них уменьшается действие вихревых токов при переходных процессах, что способствует улучшению коммутации.

Рис. 8.27. Добавочные полюсы машин постоянного тока

При механическом расчете полюсов проверяется их крепление к станине и проводится расчет заклепок.

Расчет крепления главных полюсов в машинах постоянного тока проводится из условия, что на болты, которыми полюс соединяется со станиной, действует тангенциальная сила от вращающего момента, а на полюсы, расположенные по горизонтальному диаметру ярма, еще и сила тяжести полюса с обмоткой (рис. 8.28). Магнитное притяжение полюса якорем в этих расчетах не учитывается, так как он одновременно притягивается и станиной, причем с боль­шой силой вследствие более высокого значения индукции в сердеч­нике полюса.

Рис. 8.28 К расчету крепления главного полюса

Тангенциальная сила, действующая на полюс, Н,

, (8.39)

где - коэффициент перегрузки ; - число пар полюсов; — диаметр якоря, м; — номинальный момент, Н·м; .

Сила тяжести полюса с обмоткой, Н,

;

здесь — масса полюса с обмоткой, кг.

Принимая коэффициент трения между станиной и полюсом равным 0,2, определяют необходимую площадь сечения болтов полюса по внутреннему диаметру резьбы, м²:

, (8.40)

где — допустимое напряжение растяжения в болтах; для стали марки
Ст3 с некоторым запасом МПа.

Размер болта по внутреннему диаметру резьбы, м, при числе болтов на полюс

(8.41)

Заклепки полюсов проверяются на растяжение:

Па, (8.42)

где — давление спрессованных листов полюса: Па; — площадь вырубки листа полюса, м²; и — число и диаметр, м, заклепок .

Расчет крепления добавочных полюсов проводится, исходя из того, что на болты, притягивающие их к станине, действует усилие магнитного притяжения к соседним разноименным главным полюсам. В передаче вращающего момента добавочные полюсы не участвуют. Учитывая, что основание добавочного полюса значительно уже, чем у главного, необходимо проверить полюс не только на сдвиг, но и на опрокидывание.

Силу взаимодействия между добавочным полюсом и главными полюсами, расположенными по обе стороны от него, различны по значению и направлению. Результирующая сила взаимодействия между концами добавочного полюса и полюсным наконечником соседнего главного полюса равна, Н:

, (8.43)

Результирующая сила взаимодействия между сердечником добавочного полюса и сердечниками соседних главных полюсов, Н,

. (8.44)

В приведенных формулах обозначения величин соответствуют обозначениям на рис. 8.29, — осевая дайна добавочного полюса. Магнитодвижущие силы параллельной обмотки возбуждения , последовательной обмотки и добавочных полюсов принима­ются для номинального режима из электромагнитного расчета; — коэффициент перегрузки.

Полюс, расположенный по горизонтальному диаметру ярма, находится в наихудших условиях, поскольку действующие силы тяжести и магнитного притяжения суммируются. Для этого полюса расчетное натяжение болтов, при котором сила трения между станиной и полюсом обеспечивает отсутствие сдвига полюса, равно, Н:

, (8.45) где — сила тяжести добавочного полюса с обмоткой, Н; 0,2 — коэффициент трения между станиной и полюсом.

Расчетное натяжение болтов, которое обеспечивает отсутствие опрокидывания полюса, Н,

(8.46)

Расчет болтов ведется по наибольшему натяжении или .

Внутренний диаметр резьбы болта, м,

(8.47)

где — число болтов: .

В целях унификации болтов для крепления главных и добавочных полюсов при небольшой разнице в их диаметрах принимают одинаковыми.

Пример. Исходные данные: кВт, об/мин, м, м, А, А, А, кг, кг, м, м; м, м, м, м², м, , .

Расчет болтов главного полюса:

номинальный момент

Н·м;

тангенциальная сила по (8.39)

Н;

сила тяжести полюса с обмоткой

Н;

из (8.40)

м²;

внутренний диаметр болта

мм = 13 мм

Выбираем болт М16 мм .

Проверка заклепок главных полюсов из (8.42)

Па.

Расчет болтов добавочного полюса

из (8.43)

Н;

из (8.44)

Н;

сила тяжести добавочного полюса с обмоткой

Н;

из (8.45)

Н;

из (8.46)

Н;

внутренний диаметр резьбы болта

м = 8,9 мм;

можно выбрать болт М12 мм ; для крепления главных и добавочных полюсов целесообразно выбирать одинаковые болты М16.

Полюсы синхронных машин чаще всего выполняются шихтованными. Листы для полюсов штампуются из электротехнической стали толщиной 0,5…1 мм — для машин небольшой мощности (до 100 кВт) и из марки Ст3 толщиной 1...2 мм — для более мощных машин.

Листы собираются в пакет, по краям которого укладываются щеки. В зависимости от ширины полюса щеки имеют различную форму (рис. 8.30). Пакет стягивается шпильками, пропущенными через отверстия, предусмотренные в листах сердечника. Гайки утапливаются в тело щек. Коли­чество стяжных шпилек берется не ме­нее четырех. Диаметр шпилек и их чис­ло определяются по (8.42) и выбирают­ся таким образом, чтобы напряжение в них не превышало 60 МПа, а усилие, стягивающее сердечник, вызывало дав­ление между листами около 2 МПа.

Рис. 8.30. Концевые щеки полюсов

синхронных машин

В машинах небольшой мощности полюсы болтами прикрепляют к валу или к напрессованной в него втулке (рис. 8.31).

Рис. 8.31. Крепление полюсов

синхронных машин небольшой мощности

Крепление полюсов в синхронных ма­шинах мощностью свыше 100 кВт зависит от размеров ротора и частоты его вращения.

В тихоходных машинах полюсы к ободу магнитного колеса прикрепляются с помощью болтов, которые вворачиваются в стержни, вставленные в тело полюса (рис. 8.32, а). В быстроходных машинах полюсы прикрепляются к остову ротора с помощью хвостов Т-образной формы (рис. 8.32, б), а в некоторых случаях в форме ласточкина хвоста (8.32, в). Т-образные хвосты более технологичны, поэтому они имеют преимущественное применение, за исключением машин с небольшим диаметром ротора. Размеры Т-образных хвостов и пазов для них нормализованы. В табл. 8.6, в соответствии с рис. 8.33, приведены размеры хвостов и нагрузки в них в зависимости от толщины листов. Хвосты в пазы расклиниваются клиньями из шпоночной стали с уклоном 1 : 100. При необходимости полюс выполняют с двумя хвостами, расстояние между которыми обозначено в таблице буквой . При больших нагрузках тонкие листы шихтованного магнитопровода теряют устой­чивость и коробятся. Для увеличения механической устойчивости хвоста его кромки иногда провариваются по специально выштампованным лункам.

Характеристики

Список файлов книги