Глава 8 Элементы конструкции и механические расчеты (967520), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Из (8.49)

м;

по (8.52)

Н.

Внутренний диаметр болта по (8.53)

м = 29,4 мм.

По диаметру мм выбирается ближайший по размеру болт М36 мм .

Расчет межполюсных распорок. При вращении ротора на проводники обмотки возбуждения действует центробежная сила направленная по радиусу ротора. Эту силу, приложенную к центру тяжести проводника, можно разложить на две составляющие, одна из которых направлена по продольной оси полюса, а другая — перпендикулярно этой оси (рис. 8.36). Продольная составляющая воспринимается полюсным наконечником, а поперечная составляющая стремится выгнуть проводник в межполюсное пространство. Поперечная составляющая одинакова для всех проводников катушки, т. е. не зависит от положения витка по высоте полюса. Напряжение на изгиб в медном проводнике катушки полюса, Па, определяют по формулам:

а) для катушки с двумя радиусами закругления (рис. 8.36)

; (8.54)

б) для катушки с одним радиусом закругления

. (8.55)

Индексы в формулах соответствуют обозначениям на рис. 8.36. Значения и подставляются в метрах.

Уменьшение напряжений при увеличении отношения , учитывают коэффициентом (рис. 8.37).

Рис. 8.36. К расчету межполюсных распорок

Рис. 8.37. Зависимость

Если напряжение на изгиб медного проводника, полученное по (8.54) или (8.55), меньше или равно 50 МПа, то межполюсные распорки можно не ставить. Если же МПа, то для укрепления обмотки между катушками следует поставить распорки (рис. 8.38).

Рис. 8.38. Межполюсные распорки

Их количество по длине машины определяют по формуле

, (8.56)

принимается равным ближайшему целому числу.

Напряжение в медном проводнике при наличии распорок, Па

. (8.57)

Боковое давление на распорку, Н,

. (8.58)

Пример. Исходные данные: об/мин, м, м, м, м, м, , катушка — с двумя радиусами закругления.

.

По рис. 8.37 .

Из (8.54)

МПа.

Определяем число распорок:

;

принимаем , тогда

Па.

Боковое давление на распорку по (8.58)

Н.

Расчет кромки полюсного наконечника. Наиболее опасным сечением полюсного наконечника является сечение А—А (по рис. 8.39). Кромка полюса испытывает изгибающий момент от центробежных сил обмотки и самой кромки. При наличии межполюсных распорок, опирающихся на кромку полюса, на нее будут также действовать моменты от сил бокового давления обмотки через распорку и от центробежной силы распорки. Поэтому при проектировании полюса, главным образом полюса быстроходных машин, необходимо проверить напряжение в кромке.

Рис. 8.39. Силы, действующие на кромку полюса

Центробежная сила 1 м обмотки, Н/м,

. (8.59)

Центробежная сила кромки полюса, Н/м,

, (8.60)

где — масса кромки полюса, кг/м; и — расстояние от оси вращения до центра тяжести обмотки и кромки полюса, м; и — размеры проводника обмотки возбуждения, м.

Сила, действующая на 1 м от бокового давления обмотки через распорку, Н/м,

, (8.61)

где — сила бокового давления на распорку по (8.58); — половина угла между полюсами; — опорная на кромку длина (аксиальная) распорки, м.

Силы, действующие на 1 м кромки, от центробежной силы распорки, Н/м,

, (8.62)

где — полная центробежная сила распорки, Н:

,

— полная масса распорка, кг; — расстояние от оси вращения до центра тяжести распорки, м.

Изгибающий момент в сечении А—А на единицу длины, Н·м/м,

, (8.63)

где — плечи сил до центра сечения А—А, м.

Напряжение от изгиба в кромке полюсного наконечника, Па,

, (8.64)

где — высота сечения А—А кроме полюса, м.

Допустимое напряжение в кромке от изгиба для стали марки Ст3 составляет 70 МПа при толщине листов полюса 1 мм и 100 МПа при толщине листов полюса 1,5 мм. При наличии демпферной обмотки допускаемые напряжения соответственно будут 90 и 130 МПа. Если в сечение А—А попадает отверстие для стержня демпферной (пусковой) обмоткой, то из высоты сечения следует вычесть высоту шлица и диаметр паза. При смещении паза плечи и следует брать до центра тяжести сечения , как показано на рис. 8.39, при этом высоту сечения принимают равной .

Пример. Исходные данные: об/мин, м, м, . м, м, Н, м, масса кромки кг/м, Н, м, м, м, м.

Из (8.59)

Н/м;

из (8.60)

Н/м;

из (8.61)

Н/м;

из (8.62)

Н/м.

Изгибающий момент по (8.63)

Н·м/м.

Напряжение от изгиба в кромке по (8.64)

Па < 90 МПа.

Расчет козырька щеки полюса. На козырек щеки действует центробежная сила лобовой части обмотки возбуждения, которая стремиться его отогнуть. Наибольшее напряжение изгиба возникает в месте перехода козырька к нажимной части щеки (сечение I—I на рис. 8.40 а). Момент центробежных сил лобовой части обмотки, имеющей один радиус закругления, Н·м,

; (8.65)

для обмотки, имеющей двухрадиусное закругление (рис. 8.40, б), Н·м,

, (8.66)

где — расстояние от оси вращения до центра тяжести сечения обмотки, м; — длина прямолинейного участка лобовой части обмотки, м; — по кривой рис. 8.40; , м, — по рис. 8.40.

Момент сопротивления козырька щеки в сечении I—I, м³,

. (8.67)

Здесь и , м, — по рис. 8.40; — по рис. 8.40 в зависимости от отношения .

Напряжение изгиба в сечении I—I козырька щеки, Па,

. (8.68)

Коэффициент 1,15 учитывает увеличение напряжения от собственной центробежной силы козырька щеки.

Допустимое напряжение для стали марки Ст3 МПа, для стали марки Ст5 МПа.

Рис. 8.40. К расчету козырька щеки полюса

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

По рис. 8.40 .

Из (8.66)

Н·м;

из (8.67)

м³

(при по рис. 8.40 ).

Напряжение изгиба по (8.68)

Па.

Расчет лобовой части катушки полюса. У машин относительно небольшой мощности или имеющих невысокую частоту вращения иногда центробежные силы, действующие на лобовые части обмотки возбуждения, получаются небольшими. В этом случае у щеки полюса можно не делать козырька, поддерживающего части обмотки. При решении вопроса о целесообразности установки щеки с козырьком или без него можно исходить из следующего расчета.

Статический момент площади лобовой части, м³,

; (8.69)

при

,

где — ширина проводника катушки, м; — по рис. 8.41; и — коэффициенты, значение которых принимаются по рис. 8.41 по для или для .

Рис. 8.41. Лобовая часть катушки полюса

Напряжение изгиба в меди от собственной центробежной силы, Па,

, (8.70)

где — расстояние от оси вращения до наиболее удаленного витка, м; — толщина проводника обмотки возбуждения, м.

Если расчетное напряжение изгиба меди превышает 500·10⁵ Па, то применяют щеку с козырьком.

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

Из (8.69)

м³.

Для и по рис. 8.40 .

Напряжение изгиба по (8.70)

Па.

У данной машины можно применять щеку без козырька.

8.6. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАГНИТОПРОВОДА РОТОРА

СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

В синхронных машинах общего назначения мощностью свыше 100 кВт магнитопровод ротора имеет два вида исполнения. У быстроходных машин магнитопровод выполняется из отдельных дисков (рис. 8.42), которые затем стягиваются шпильками, либо заклепками, либо электросварочным швом. Полюсы к магнитопроводу кре­пятся с помощью хвостов. В тихоходных машинах ротор выполняется в виде магнитного колеса (рис. 8.43), к ободу которого шпильками прикрепляются полюсы.

Рис. 8.42. Шихтованный ротор синхронной машины

Рис. 8.43. Ротор синхронной машины

в виде сварного магнитного колеса

При вращении ротора его магнитопровод испытывает растягивающее напряжение центробежной силы, обусловленной собственной силой тяжести и силой тяжести прикрепленных к нему полюсов. Для того чтобы центробежная сила не вызывала остаточной деформации в магнитопроводе, необходимо, чтобы максимальные напряжения были меньше или равны допустимым. Напряжения в магнитопроводе ротора определяют из расчета его на прочность.

8.6.1. Расчет дискового ротора

Магнитопровод ротора можно разбить на две части: собственно магнитопровод, ограниченный внутренним отверстием вала радиусом и окружностью радиусом (до дна пазов), и хвостовую зону, ограниченную внешним контуром сердечника и окружностью радиусом (см. рис. 8.34).

Масса хвостовой зоны на 1 м длины ротора, кг/м,

, (8.71)

где , м, — по рис. 8.34.

Центробежная сила хвостовой зоны на 1 м длины, Н/м,

. (8.72)

Центробежная сила полюса с обмоткой на 1 м длины, Н/м,

, (8.73)

где и — массы полюса и катушки обмотки возбуждения на 1 м длины, кг/м, по (8.51) и (8.50); — средний радиус центра тяжести полюса, м.

Характеристики

Список файлов книги