r₁(115C), Ом

0,195

0,284

Паз ротора

b₁/b₂, мм/мм

7,5/3,5

9,2/4,3

h, мм

34

34,3

· Выводы: Энергетические параметры спроектированного двигателя уступают параметрам серийного. Кроме того, у спроектированной машины максимальный момент меньше требуемого. Также высота двигателя получается больше. Чем у серийного двигателя.

5.Обоснование и описание конструкции рассчитанного двигателя

СТАНИНА

Станина представляет собой остов электрической машины, в котором расположен сердечник статора с обмоткой. Станина воспринимает механическую нагрузку от сердечника статора с обмоткой и от ротора (через подшипниковые щиты), кроме того, станина играет большую роль в процессе теплопередачи от сердечника статора к охлаждающей среде.

При массе двигателя 30 кг и более предусматривают один или два рым-болта, облегчающие подъем двигателей при их транспортировке и монтаже. Двигатель имеет зажим для заземления, снабженные элементами, предотвращающими самоотвинчивание. Один из этих зажимов располагают во вводном устройстве и один на станине.

На наружной поверхности станины крепят табличку из некоррозионного материала с приведенными на ней основными техническими данными по ГОСТ 183-74.

СЕРДЕЧНИКИ СТАТОРА И РОТОРА

Сердечник статора имеет шихтованную конструкцию, т. е. состоит из предварительно отштампованных и изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Для предотвращения «распушения» сердечника крайние листы штампуют из стали толщиной 1,0 мм или же их выполняют посредством точечной сварки попарно из листов толщиной 0,5 мм.

Листы сердечников статоров двигателей с высотами осей вращения h<250 мм набирают на оправку по внутреннему диаметру. При сборке листов их ориентируют по шихтовочному знаку (полукруглой, лунке). Если все листы в пакете совпадают по шихтовочному знаку, то значит они собраны в пакет одной стороной и возможные неточности при штамповке листов не вызвали уменьшения размеров паза в свету.

Набранный пакет сердечника спрессовывают и без снятия давления пресса скрепляют специальными скобами, располагаемыми по наружной поверхности сердечника в канавках, имеющих форму ласточкина хвоста. Концы скоб загибают, и сердечник оказывается надежно скрепленным. Для сердечников статоров двигателей с высотами осей вращения h = 50-480 мм более технологична сварка пакета сердечника несколькими продольными швами по его наружной поверхности. Сердечники статоров двигателей с высотами осей вращения h<250 мм протачивают по наружному диаметру. Обработанные таким образом поверхности сердечников обеспечивают лучший тепловой контакт их со станиной. Соединение сердечника статора со станиной осуществляется следующим способом. В двигателях малых габаритов с алюминиевой станиной сердечник статора «обливается» алюминием. Листы короткозамкнутых роторов набирают на оправку по внутренней вырубке листов. При этом следят за совпадением шихтовочного знака. Набранный на оправку и спрессованный пакет ротора поступает на заливку алюминием. Затем пакеты снимают с оправки и напрессовывают на вал. В двигателях с h<250 мм пакет ротора напрессовывают на вал без шпонки с предварительным нагревом до температуры 400--500°С.

Сердечники роторов протачивают до необходимого размера по наружному диаметру. При этом в целях уменьшения замыкания между листами ротора и выступающим в шлицах полузакрытых пазов алюминием целесообразна механическая обработка ротора ротационным резанием -- свободно вращающимся резцом с круговой режущей кромкой. Сердечник ротора сжимается двумя нажимными шайбами. Имеющиеся на этих шайбах приливы служат обмоткодержателями.

ВАЛ

Вал электрической машины несет на себе вращающуюся часть -- сердечник ротора с обмоткой и другими элементами (обмоткодержателями, контактными кольцами). При этом вал работающей электрической машины испытывает действие вращающего (крутящего) момента, а также действие изгибающего момента, вызванного силой реакции механической передачи. Эта реакция наиболее значительна при ременных и зубчатых передачах. Кроме того, в машинах горизонтального исполнения вал испытывает изгибающие усилия от силы тяжести расположенных на нем сборочных единиц (сердечника с обмоткой, коллектора и т.п.). И, наконец, вал любой электрической машины испытывает изгибающие усилия от сил одностороннего магнитного стяжения, действующих на сердечник ротора при неравномерном воздушном зазоре. Для обеспечения надежной работы электрической машины вал должен быть достаточно прочным во всех своих сечениях, чтобы без появления остаточных деформаций выдерживать все нагрузки, возможные при эксплуатации машины. Кроме того, вал должен иметь достаточную жесткость, чтобы прогибы вала при работе машины не достигали значений, при которых возможны значительные искажения равномерности воздушного зазора между статором и ротором (якорем).

ПОДШИПНИКОВЫЕ ЩИТЫ

Для передачи механических усилий от вала к станине служат подшипниковые щиты. Материалом для изготовления подшипниковых щитов в асинхронных двигателях является алюминий или чугун.

Подшипниковые щиты трудно поддаются расчету, поэтому толщина их стенок и конфигурация выбираются из технологических соображений с учетом качества отливок и необходимой жесткости при механической обработке. При этом следует стремиться к меньшей длине щита, выполняя его в форме, близкой к диску. Такая форма щита способствует уменьшению перекоса подшипников. При конструировании щитов следует избегать резких переходов от толстых стенок к тонким, так как в этих местах чаще образуются усадочные раковины.

ПОДШИПНИКИ

Все силы, действующие на вал электрической машины, воспринимаются подшипниками. В электрических машинах с горизонтальным расположением вала основные виды нагрузки на подшипники создаются радиальными силами, действующими перпендикулярно оси вала. Осевые силы в этом случае являются незначительными. Исключение составляют специальные случаи эксплуатации горизонтальных машин, при которых осевые силы значительны, и их необходимо учитывать при выборе подшипников.

Наибольшее распространение в электрических машинах малой и средней мощности получили подшипники качения -- шариковые и роликовые. Подшипники скольжения применяют лишь в крупных электрических машинах, главным образом со стояковыми подшипниками.

ОБМОТКА СТАТОРА

Наиболее ответственным при конструировании обмоток является выбор изоляции. При этом следует руководствоваться рекомендациями по конструкции изоляции обмоток статора. В данном двигателе применяется изоляция класса F (пленкостеклопласт - имидофлекс). В двухслойных всыпных обмотках статора между верхним и нижним слоями обмоток в пазах и лобовых частях располагают прокладки. Из этого же материала выполняют пазовые крышки в случае механизированной укладки обмотки. При ручной укладке применяют пазовые клинья из стеклотекстолита толщиной 2,5 мм или профильного стеклопластика. Между верхним и нижним слоями в лобовых частях устанавливают изоляционные прокладки.

ОБМОТКА РОТОРА

Короткозамкнутый ротор асинхронных двигателей с высотой оси вращения h<355 мм выполняется заливкой спрессованных сердечников алюминием марки А5 (ГОСТ 11069-74). При этом заодно с короткозамыкающими кольцами отливаются вентиляционные лопатки толщиной 2-5 мм.

Для балансировки ротора на короткозамыкающих кольцах между вентиляционными лопатками располагают либо отверстия, в которые вставляются и зачеканиваются балансировочные грузики, либо штыри диаметром 5 - 10 мм, на которые надеваются балансировочные грузики в виде стальных шайб; затем концы штырей расклепывают.

Размеры выступающего конца вала

Размеры выступающего конца вала регламентируются стандартом, поэтому они выбираются по рассчитанному значению максимального момента асинхронного двигателя М_{max пред}= 199,17382Нм. Максимальный момент должен быть несколько меньше наибольшего допускаемого момента вращения, связанного с диаметром выступающего цилиндрического конца вала.

Значение вала под подшипник d₂ лежит в диапазоне d₁<d₂<D_j, где d₁ - диаметр выступающего конца вала, D_j- диаметр вала, на который напрессован сердечник ротора. Диаметр вала под подшипник d₂ и диаметр вала за подшипником d₃ принимают в зависимости от выбранного наружного диаметра выступающего конца вала d₁ .

Таблица 10.2 Диаметры вала под подшипник и за подшипником

По диаметру вала под подшипник d₂ выбираются подшипники.

В данном рассчитанном двигателе применяются шариковые подшипники легкой серии с двухсторонним уплотнением и постоянно заложенной смазкой, рассчитанной на весь срок службы подшипника.

Таблица 10.5 Размеры лобовых частей обмоток и вентиляционных лопаток

Станины двигателей со степенью защиты IP23:

Станины асинхронных двигателей со степенью защиты IP23 и высотой оси вращения h<250мм отливают из чугуна с гладкой внешней поверхностью и шесть продольными ребрами на внутренней поверхности, которые протачивают под посадку магнитопровода статора. По бокам в нижней части станины предусматривают отверстия для выхода охлаждающего воздуха. Отверстия закрывают жалюзи, которые штампуют из стали или выплавляют из алюминиевых сплавов. Боковые жалюзи могут отливаться вместе со станиной.

Аксиальные ребра станины посредине магнитопровода имеют разрыв 50-80 мм, что устраняет воздушные мешки которые ухудшают теплоотдачу с поверхности сердечника. Форма станины - четырехгранная с дугообразными закругленными гранями. Входные отверстия для воздуха расположены на торцах подшипниковых щитов, при чем их форма способствует равномерному распределению воздушного потока и направлению его внутрь АД.

Длина станины определена по значению критерия правильности выбора главных размеров и принята M(medium). По h, 2p и условной длине станины определяют габаритные размеры двигателя b30 и b31. Аксиальные ребра, в которые впрессовывается сердечник статора располагаются через 60 градусов друг от друга. Lкорп определяют по продольному разрезу. Определяются h1, где h1-минимально допустимое расстояние между станиной и опорной плоскостью

Таблица 10.8 Размеры станины двигателя со степенью защиты IP23:

Коробки выводов

В АД со степенью защиты IP23 и высотой вращения h 250 мм коробка выводов размещается сверху станины и имеет прямоугольную форму.

Размеры этой коробки:

высота: h_k=90 (мм), длина: l_k= 216 (мм), ширина: b_k=280 (мм)

Таблица 10.9 Размеры коробки выводов

Подшипниковые щиты.

Подшипниковые щиты АД - литые чугунные . У двигателей со степенью защиты IP23 и высотами оси вращения 160-250 мм подшипниковые щиты имеют вид ступицы и обода, соединенных шестью ребрами-спицами. В центральную часть ступицы встраивается подшипниковый узел, а обод служит для соединения подшипникового щита с корпусом. Снаружи щиты закрывают жалюзи. Жалюзи могут быть отлиты вместе с подшипниковым щитом. Подшипниковые щиты крепятся к корпусу с помощью 4 болтов. Щиты выполняют с внутренними замковыми поверхностями, что позволяет повысит точность размеров их посадочных поверхностей за счет одновременной обработки спаренным инструментом замковой поверхности щита и поверхности отверстия щита под подшипник. Зазоры между щитами и вылетами обмотки не должны быть более 20мм. Зазоры между диффузорами и вентиляционными лопатками ротора не должны быть более 7мм. Диффузоры служат для разделения областей вентиляционного тракта с пониженным перед вентиляционными лопатками и повышенным(выше вентиляционных лопаток) давлением.

Подшипниковые узлы.

Подшипниковый узел состоит из подшипников, подшипниковых крышек, закрывающих их с одной или двух сторон, элементов уплотнения, фиксирующих и крепежных деталей (шайб, стопорных колец, гаек и т. д.). Подшипниковые крышки предназначены для защиты подшипника от воздействия внешней среды, а также для удержания смазки в зоне подшипника (в подшипниках без уплотнений).

Таблица 10.12 габаритные, установочные и присоединительные размеры спроектированного двигателя :

Рис. 3 Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателя

Литература

1.«Проектирование асинхронных двигателей общего и взрывозащищенного исполнения» В.Н. Полузадов, Е. А. Дружинина. Екатеринбург, 2010

2.«Асинхронные двигатели серии 4А:Справочник» А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, и др. Москва «Энергоиздат», 1982 год

3.«Государственный стандарт СССР «Единая система конструкторской документации» » Издательство стандартов, Москва

Размещено на Allbest.ru