Проектирование двухскоростного двигателя (стр. 8 из 17)

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника над температурой воздуха внутри двигателя.

Δυпов1 = К

= 0,22 = 9,430С

[по табл. 9.35 К = 0,22; Р/эп1 = Кр∙Рэ1

]= 1,07∙351,5 = 198,3 Вт, где из табл. 1 для S= Sном Рэ1 = 0,3515 кВт, по (рис.9.67а) α1= 169 Вт/ (м2∙0С); Кр = 1,07 (класс F)].

103. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

Δγиз.n1=

= ∙10-3= 2,860С

[Пп1 = 2hnк+b1+b2 = 2∙13,16+9,1+12,55 = 47,97 мм]

λэкв = 0,16 Вт/ (м2∙0С) для изоляции класса нагревостойкости F;

находим λ/экв (по рис.9,69) для d/dиз = 1,32/1,405 = 0,9395

λ/экв = 1,3 Вт/ (м2∙0С);

104. Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей:

Δυиз.л1=

= ∙10-3= 0,5180С

[Р/эл1 = Кр ∙РЭ1

=1,07∙ 351,5 = 177,82 Вт

Пл1 = Пп1 = 0,04797 м; bиз.л1 max = 0].

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя:

Δυпов.л1=

= = 8,550С

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя.

Δυ/1=

= = 10,770С

Превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды:

ΔυВ =

= = 54,80С

[ΣР/в = ΣР/- (1-К)(Р/эп1 + Рст.осн) – 0,9Рмех = 1101,89-(1-0,22)(198,3+234,43) = 764,36Вт.

ΣР = 1064,173 из табл.1 для S = Sном; Sкор = 0,6064 м2

Sкор = (πD+8Пр)(1+2ℓвыл) = (π∙0,197-8∙0,22)(0,1754+2∙0,039747) = 0,6064 м2

где (по рис. 9.70) Пр = 0,22 м для h = 112 мм;

(по рис. 9.67 а) αВ = 23 В/(м2∙0С) для Da = 0,197 м].

Рэ2 = 187,3 Вт из табл. 1 для S = Sном

ΣР/ = ΣР- (Кр- 1)(Рэ1 + Рэ2) = 1064,173-(1,07-1)(351,5+187,3) = 1101,89Вт.

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды:

Δυ1 = Δυ/1 + ΔυВ = 10,77+54,8 = 65,570С

Проверка условий охлаждения двигателя.

Требуемый для охлаждения расход воздуха:

Qв =

= = 0,0801 м3/с

Км = m/

= 2,6 = 6,32

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

Q/В = 0,6 D3A

= 0,6∙ 0,1973 = 0,1376 м3/с

Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах.

Вентилятор обеспечивает необходимый расход воздуха.

Вывод: спроектированный двигатель отвечает поставленным в техническом задании требованиям.

Примечание: выше приведенные расчеты приведены лишь для большей частоты вращения.

3. Механический расчет вала

Самым нагруженным в механическом отношении элементом проектируемого асинхронного двигателя является вал. Ниже представлены результаты механического расчета вала на прочность и жесткость, проведенные по методике, изложенной в §8.3 [1]

На рисунке представлен эскиз рассматриваемого вала. Эскиз полностью аналогичен рис. 8.14 [1]. Геометрические размеры вала приведены в миллиметрах. Расчет параметров участков вала, входящих в формулу 8.16 /1/, выполнен в соответствии с табл. 8.3 [1] и сведены в табл. 3.1.

1. Прогиб вала посредине магнитопровода под давлением силы тяжести ротора.

fG =

(Sb∙a2 + Sa ∙b2) = ∙ (468,414∙102∙182∙10-4+ 327,408 ∙102∙20,62∙10-4) = 413 ∙10-8 м

[Sb = 468,414 ∙102м-1 и Sa = 327,408 102 м-1взяты из табл. 3.1

Gp = 9,81∙mp = 9,81∙ 13,15 = 129Н; mp= 6500∙D22∙ℓ2 = 6500(107,4∙10-3)2∙175,4∙10-3 = 1,15 кг]

2. Прогиб вала посредине магнитопровода ротора от поперечной силы муфты:

fn =

[( ℓ∙S0- Sв)∙а +Sab] = ∙ [( 38.8∙10-2∙25,4∙104 – 468,414 ∙102)∙18,4∙10-2+327,408∙102∙20,6∙10-2] = 668,5 ∙10-8 м

[Fn = Kn ∙Mком /R = 0,3 ∙23,875/0,5∙84∙10-3 = 170,536 Н]

Dм – диаметр по центрам пальцев муфты = 84 мм

Мком = 9550 Рном/nном = 9550

=23,875 Н∙м

3. Первоначальное смещение ротора.

е0 = 0,1∙δ + fc1 + fn = 0,1∙0,5∙10-3 + 413∙10-8 + 668,5∙10-8 = 0,0060815∙10-2м

4. Начальная сила одностороннего магнитного притяжения:

Т0 = 2,94D2 ∙ℓ2

∙105 = 2,94∙107,4∙10-3∙175,4∙10-3 ∙105=673,631 Н

D2 – диаметр ротора; ℓ2 – длина ротора без радиальных каналов.

5. Прогиб от силы Т0.

fТ = fa ∙T0 / Gp =

= 0,00215666∙10-2 м

6. Установившийся прогиб вала от одностороннего магнитного притяжения

fм =

= = 0,00334172∙10-2 м

где m = fT/e0 = 0,00215666∙ 10-2/0,0060815∙10-2 = 0,35462633

7. Суммарный прогиб посредине магнитопровода ротора.

f = fм+ fa+ fn = 0,00334172 +413∙10-8 + 668,5 ∙10-8 = 4423,22∙10-8 м

т.е. составляет 8,85 %, что допустимо.

8. Критическая частота вращения.

nкрит = 30

= 30 = 11859,103

11860 > 1,3 nном

9. В расчете на прочность принимаем коэффициент перегрузки К = 2, α=0,6.

Напряжение на свободном конце вала в сечении А.

МиА = К ∙Fn ∙Zi = 2∙170,536 ∙6,7 ∙10-2 = 22,865 Нм

Wa = 0,1 ∙d3 = 0,1∙(2,8∙10-2)3 = 2,2 ∙10-6 м3

GпрА =

= = 166,616 ∙105 Па

10. Напряжение в сечении Б.

МиБ = К ∙Fn ∙Zi = 2∙170,536 ∙13,5 ∙10-2 = 46,072 Нм

Wa = 0,1 ∙d3 = 0,1∙(3∙10-2)3 = 2,7 ∙10-6 м3