Проектирование электродвигателя асинхронного с короткозамкнутым ротором мощностью 37 кВт (стр. 12 из 14)

Валы изготовляют из углеродистых сталей, преимущественно из стали марки 45. Для повышения механических свойств сталей их подвергают термической обработке.

Размеры вала определяют при разработке конструкции. Валы имеют ступенчатую форму с большим диаметром в месте посадки магнитопровода ротора. Число ступеней вала зависит от количества узлов машины, размещаемых на нем (магнитопровод, коллектор, подшипники, вентилятор, контактные кольца и т.д.). При переходе с одного диаметра вала на другой для предупреждения недопустимой концентрации напряжений в местах переходов должны быть предусмотрены закругления (галтели) максимально возможного радиуса. Отношение радиуса галтели к диаметру вала должно быть больше 0,05. По этой же причине не следует применять отношение диаметров соседних ступеней вала более 1,3. Иногда для фиксации положения пакета магнитопровода ротора на валу предусматривается упорный буртик. Диаметр вала, см, в той его части, где размещается магнитопровод, предварительно можно выбрать по формуле:

,

где

– номинальная мощность, кВт;

– номинальная частота вращения ротора, об/мин;

– коэффициент, значение которого принимаем по рекомендациям [2, c.231] равным .

Тогда

.

По рекомендациям [3, с.78] принимаем основные размеры: a=53,5 мм; d₃=80 мм; d₂=65 мм; L₁=458 мм; L₂=229 мм; а₁=53,5 мм.

Размеры свободного конца вала выбираем в соответствии с ГОСТ 18709-73 и ГОСТ 20839-75 по табл. 11.1 ([1, с.233]):

, .

Принимая, что ротор асинхронного двигателя представляет собой сплошной цилиндр с плотностью 8300 кг/м³, его массу можно определить по формуле:

.

Имеем

.

Прогиб определяем по формуле:

.

Тогда

.

Электрическая машина сочленяется с исполнительным механизмом 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

можно определить по формуле:

,

где

– номинальный вращающий момент, :

;

– коэффициент, принимаем равным , при условии передачи упругой муфтой;

– радиус делительной окружности шестерни или радиус по центрам пальцев муфты или окружности шкива, м.

Получим:

; .

Вал разбиваем на три участка: a, b и с.

По табл. 11.3; 11.4 [2, с. 236]:

;

;

.

Прогиб вала, м, под действием силы

на участке, соответствующем середине магнитопровода, равна:

,

где

– модуль упругости;

Тогда

.

Сила

вызывает дополнительный прогиб вала под серединой магнитопровода:

.

.

Первоначальное смещение ротора:

.

Силу одностороннего магнитного притяжения определяем по формуле:

.

Сила

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

.

.

Установившийся прогиб под действием силы магнитного притяжения:

.

.

Результирующий прогиб вала определяется для наихудшего случая:

.

,

эта величина составляет 0,266 % от d, что является допустимым.

Критическую частоту вращения находим по приближённой формуле:

.

.