Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболевская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник - файл n4.doc

приобрести
Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболевская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник
скачать (7630.8 kb.)
Доступные файлы (7):
n1.doc2886kb.06.12.2007 19:37скачать
n2.doc2778kb.11.12.2007 19:37скачать
n3.doc1085kb.07.12.2007 00:52скачать
n4.doc1250kb.11.12.2007 19:47скачать
n5.doc4339kb.11.12.2007 20:11скачать
n6.doc9526kb.11.12.2007 20:54скачать
n7.doc1704kb.06.12.2007 23:14скачать

n4.doc

  1   2   3
Глава четвёртая
ДОПУСКАЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

НА ВЫСТУПАЮЩИЙ КОНЕЦ ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
При сопряжении двигателя с приводимым механизмом используются три основных вида передачи вращающего момента: упругой муфтой; клиновыми или плоскими ремнями; зубчатой передачей.

На вал двигателя, кроме вращающего момента, действуют поперечные (радиальные) и продольные (осевые) силы, создаваемые этими видами передач, вес ротора, включая среднюю часть вала, а также сила одностороннего магнитного притяжения.

При выборе двигателя в числе других параметров необходимо знать допускаемую нагрузку на выступающий конец вала, значение которой определяется следующими факторами: допускаемым прогибом вала; соотношением критической и номинальной частот вращения вала; допускаемым напряжением, определяемым материалом вала, долговечностью подшипников.

Принимается, что прогиб вала не должен превышать 10% номинального значения воздушного зазора между статором и ротором.

Критическая частота вращения вала должна быть не ниже 130% номинальной.

Расчёт прочности проводится на основе теории наибольших касательных напряжений. Приведённое напряжение ? в любом сечении вала должно удовлетворять условию ??(?т)/1.5, где ( ?т) – предел текучести материала вала.

Долговечность подшипников, оцениваемая расчётной наработкой, установлена нормативной документацией на конкретные типы двигателей серии 4А. Расчётная наработка подшипников для двигателей основного исполнения согласно ГОСТ 19523-81 должна быть не менее 14000 часов.

Расчётная схема сил, действующих на вал электродвигателя, представлена на рис 4,1. На схеме приняты обозначения:

Fr, Fa – соответственно радиальная и аксиальная нагрузки на выступающий конец вала.

Рр - вес ротора с валом.

Qм – сила одностороннего магнитного притяжения.

RА, RБ – реакции в подшипниках А и Б.

Gп – вес полумуфты, шкива или шестерни.

Рп – реакция передачи.



Рис 4.1 Схема нагружения горизонтально расположенного вала,

а – для двигателей с h=50-250 мм, б – для двигателей с h=280-355 мм
Основные исходные данные для механического расчёта вала двигателей основного исполнения серии 4А всех высот оси вращения приведены в табл. 4.1-4.3.Размеры выступающего конца вала (l1 и d1) приведены в гл 5.

Реакция передачи Рп, Н, определяется по формуле

(4.1)

Где Мном – номинальный вращающий момент, Нм, (3.1); R0 – радиус, на котором расположен элемент, передающий усилие , м; Сп – коэффициент, зависящий от способа сопряжения двигателя с приводимым механизмом.

При передаче упругой муфтой R0 - радиус расположения пальцев муфты: Сп=0.3. Для зубчатой передачи R0 – радиус делительной окружности шестерни: Сп=1.08. Для шкивов R0 – радиус соприкосновения шкива с ремнём; при этом для клиноременной передачи R0=dp/2, где dp – расчётный диаметр шкива по ГОСТ 20898-80, Сп=1.8. Для плоскоременной передачи Сп=3 при частоте вращения до 1000 об/мин, при частоте вращения 1500 об/мин и мощности двигателя до 20 кВт Сп=5.

Расчёт вала на жёсткость проводят в следующей последовательности,

Прогиб вала посередине сердечника ротора от веса ротора, м

(4.2)

где Е – модуль упругости материала вала, Па; для стали Е=2,06 1011 Па

Таблица 4.1 Основные исходные даны для механического расчёта вала двигателей с высотой оси вращения до 250 мм, степени защиты IP44 и IP23

Типоразмер

электродвигателя

L1, мм

L2, мм

a, мм

d2, мм

d3, мм

РР

Синхронная частота вращения, об/мин

3000

1500

1000

750

600,500

4АА50А

102

56

14,5

10

14

4,8

5,7

--

--

--

4АА50В

52

5,4

6,5

--

--

--

4АА56А

114

52,5

15

12

17

4,8

6,7

--

--

--

4АА56В

57

5,6

7,8

--

--

--

4АА63А

129

60

15

15

20

6,7

9

10,8

--

--

4АА63В

64,5

7,6

10,3

15,7

--

--

4А71А

157

79


23

20

27

22,3

24,3

27,2

--

--

4А71В

24,3

26,3

33,6

29,2

--

4А80А

157

78,5

24,5

25

32

33,3

38,2

42,1

42,1

--

4А80В

177

88,5

39,2

46,1

54,9

50

--

4A90LA

201

100,5

24,5

25

32

49

57,8

68,9

63,7

--

4A90LB

77,9

--

4A100S

202

101

26

30

37

65,6

77,7

--

--

--

4A100L

232

116

80,2

95,1

96,7

99,7

--

4A112MA

249

124,5

32,5

35

43

98,2

123

115

115

--

4A112MB

133

138

--

4A132S

252

126

38

45

54

--

176

201

205

--

4A132M

302

151

170

225

260

264

--

4A, 4AH160S

354

177

44

50

60

249/223

334/308

396

386

--

4A, 4AH160M

397

198,5

277/268

421/376

502

489

--

4A, 4AH180S

385

192,5

45

60

70

329/325

485/443

--/445

--/520

--

4A, 4AH180M

425

212,5

382/363

574/531

522/531

575/629

--

4A, 4AH200M

458

229

53,5

65

75

455/482

693/671

713/695

713/865

--

4A, 4AH200L

498

249

517/557

818/800

797/765

797/990

--

4A, 4A225M

505

252,5

57,5

70

80

647/615

964/928

969/933

969/1060

--

4A, 4AH250S

571

285,5

59,5

85

100

930/892

1270/1180

1230/1270

1230/1270

1240

4A, 4AH250M

611

305,5

1036/998

1430/1260

1410/1445

1410/1445

1430

Примечание. В знаменателе указаны веса роторов двигателей со степенью защиты IP23
Таблица 4.2 Основные исходные данные для механического расчёта вала двигателей с высотами оси вращения 280-355 мм; степень защиты IP44

Типоразмер

электро

двигателя

L1, мм

L2, мм

L4, мм

L5

L6, мм

L7, мм

Синхронная частота вращения, об/мин

3000

1500

1000

750

600,500


4A280S

711

368


146

96,5

74

89

91,5

99

15

146

4A280M

751

388

102

84

91,5

79

114

4A315S


783

391,5

98


128,5

108,5

116

86

128,5

15

98

4A315M

834

417

124

99

119

94

126,5


4A355S

840

420

90

142,5

107,5

140

125

140

15

90

4A355M


900

450

137,5

82,5

132,5

130

140

Продолжение табл.4.2

Типоразмер

электродвигателя

а, мм

d1, мм

d2, nмм

d4, мм

d5, мм

d6, мм

Рр, Н

Синхронная частота вращения, об/мин

3000

?1500

3000

?1500

3000

?1550

3000

1500

1000

750

600,

500

4А280S

67,5

85

100

103

113

118

128

110

120

1610

2085

2234

2325

2350

4A280M

1745

2225

2470

2765

2500

4A315S

67,5

95

100

115

113

118

128

110

120

2050

2725

2960

3480

3175

4A315M

2275

2970

3225

3795

3565

4A355S

84

110

115

123

133

138

148

130

140

2815

3950

4255

4705

4890

4A355M

3125

4595

4880

5175

5555

Таблица 4.3 Основные исходные данные для механического расчёта вала двигателей с высотами оси вращения 280-355 мм, степень защиты IP23

Типоразмер

электродвигателя

L1, мм

L2, мм

L4, мм

L5, мм

L6, мм

L7, мм

a, мм

Синхронная частота вращения, об/мин

3000

?1500

3000

1500

1000

750

600,

500


4AH280S

681

325

75

115

105

20

30

32,5

12,5

32,5

74,5

67,5

4AH280M

721

345

17,5

35

30,5

17,5

35

4AH315S

705

352,5

55

130

--

37,5

35

15

27,5

55

67

4AH315M

755

377,5

62,5

42,5

37,5

20

32,5

4AH355S

860

430

55

227

15,5

40

47,5

25

40

55

74

4AH355M

920

460

18

35

50

15

32,5

Продолжение таблицы 4.3

Типоразмер

электродвигателя

d2, мм

d3, мм

d4, мм

d5, мм

d6, мм

Рр, Н

Синхронная частота вращения, об/мин

3000

?1500

3000

?1500

3000

?1550

3000

1500

1000

750

600,

500

4AH280S

85

100

103

113

118

128

110

120

1540

1920

2000

2205

2275

4AH280M

1715

2080

2225

2420

2550

4AH315S

95

115

133

148

140

--

2510

2735

3350

3500

4AH315M

2195

2790

3010

3740

3960

4AH355S

110

125

133

143

148

156

140

150

2930

3590

3870

4520

4320

4AH355M

3150

4155

4470

5330

4730

Прогиб вала посередине сердечника ротора, м, от силы Fт
(4.3)

Для определения S1, S2, S3 составляют таблицу вспомогательных данных (табл. 4.4)

Таблица 4.4

Часть вала

Номер участков

вала

di

Ji=?di4/64

xi

xi3

xi3 - xi-13

(xi3 – xi-13)/Ji

xi2

xi2 -xi-12

(xi2 -xi-12)/Ji

Правая

1/2



m







































Левая

1`

2`



m`













































Начальный расчётный эксцентриситет ротора, м, при горизонтальном расположении вала

(4.4)

При вертикальном расположении вала

(4.5)

Где ?- воздушный зазор между статором и ротором, м, (см. гл.6)

Начальная сила одностороннего магнитного притяжения, Н, при числе полюсов 2р=2

(4.6)

При числе полюсов 2р>2

(4.7)

Где Da2 и l2 – наружный диаметр и длина сердечника ротора, м; , Внутренний диаметр сердечника статора Di1 и длина сердечника ротора, приближённо равная длине сердечника статора, приведены в гл. 6.

Прогиб вала, м, от силы одностороннего магнитного притяжения Q0 при горизонтальном расположении вала

(4.8)

При вертикальном положении вала

(4.9)

Установившейся прогиб вала, м, от силы одностороннего магнитного притяжения

(4.10)

Где

Сила установившегося одностороннего магнитного притяжения , Н

(4.11)

Суммарный прогиб вала посредине сердечника ротора, м, при горизонтальном положении вала

(4.12)

При вертикальном положении вала

(4.13)

Критическая частота вращения, об/мин

(4.14)

Расчёт вала на прочность проводится в наиболее опасном сечении 1-1(рис. 4.1), а при горизонтальном положении вала также проверяется напряжение в точке приложения сил Рр и Qм,

При совместном действии изгиба и кручения приведённое напряжение в i-м сечении вала, Па, равно:

(4.15)

Где kм – коэффициент перегрузки по моменту; а=0.8 для реверсивных двигателей; Wi=0,1d3i – момент сопротивления при изгибе.

Изгибающий момент в сечении 1-1, Нм,

(4.17)

При расчёте момента сопротивления Wi в указанных сечениях значение диаметра вала di уменьшают на глубину шпоночного паза,

Расчёт долговечности подшипников проводят в такой последовательности.

Наибольшая радиальная нагрузка на подшипник со стороны выступающего конца вала А, Н, при горизонтальном положении вала

(4.18)

При вертикальном положении вала

(4.19)

Наибольшая радиальная нагрузка на подшипник Б, Н, при горизонтальном положении вала

(4.20)

При вертикальном положении вала

(4.21)

Расчёт долговечности подшипников закреплённой опоры (опора Б на рис. 4.1) проводится по приведённой динамической нагрузке QБ, Н, которая для радиальных однорядных шарикоподшипников, установленных в серии 4А равна:

при (4.22)

при (4.23)

Здесь АБ – усилие, создаваемое пружиной осевого поджатия, Н,

При горизонтальной установке двигателя

(4.24)

При вертикальной установке двигателя

(4.25)

К? – коэффициент безопасности, для асинхронных двигателей общего назначения К? принимается равным 1,2; Кт – температурный коэффициент, для подшипников, работающих при температуре, не превышающей 100єС, Кт=1.

Значения коэффициентов Y и l приведены в таблице 4.5

Таблица 4.5

Fa0

Y

e

Fa0

Y

e

Fa0

Y

e

0,014

2,3

0,19

0,084

1,55

0,28

0,28

1,15

0,38

0,028

1,99

0,22

0,11

1,45

0,3

0,42

1,04

0,42

0,056

1,73

0,26

0,17

1,31

0,34

0,56

1

0,44

С0- статистическая грузоподъёмность подшипника, Н.

Таблица 4.6.
  1   2   3


ДОПУСКАЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации