Механический расчет вала и подбор подшипников качения.

 

Рис.7. Эскиз вала ротора.

 

Таблица 1 - Участок вала b:

d, мм	J, мм4	у, мм	у3, мм3	y3i-y3i-1, мм3	y3i-y3i-1/ J, мм-1	У2, мм2	y2i-y2i-1, мм2	Y2i-y2i-1/ J, мм-2
80	2.01х106	13	2197	2197	0.0011	169	169	0.0001
90	3.22х106	81.1	533411	531214	0.1649	6577	6308	0.002
101.2	5.15х106	250.5	15718937	15182526	2.9494	62750	56173	0.0109

 

Из таблицы (суммы 6ого и 9ого столбцов):

 

S_b=3.1155

S₀=0.013

 

Таблица 2 - Участок вала a:

d, мм	J, мм4	х, мм	х3, мм3	х3i-х3i-1, мм3	х3i-х3i-1/ J, мм-1
80	2.01х106	13	2197	2197	0.0011
90	3.22х106	91.1	756058	753861	0.2341
101.2	5.15х106	260.5	17677595	16921537	3.2866

 

Сумма 6ого столбца таблицы 2:

 

S_а=3.5218

 

Размеры участков:

 

 

Прогиб вала посередине сердечника под воздействием силы тяжести:

 

 

Прогиб:

 

 

Номинальный момент двигателя:

 

 

Поперечная сила передачи (муфта МУВП1-75):

 

 

 

Прогиб вала посередине сердечника от поперечной силы передачи:

 

 

Начальный расчетный эксцентриситет:

 

 

Сила одностороннего магнитного притяжения:

 

 

Дополнительный прогиб вала от силы магнитного притяжения:

 

 

Установившийся прогиб вала от силы магнитного притяжения:

 

 

Результирующий прогиб вала:

 

 –

 

составляет менее 10% от зазора.

С учетом влияния силы тяжести соединительного устройства первая критическая частота вращения вала:

 

 - масса муфты;

 - сила тяжести муфты.

 

Значительно превышает максимальную рабочую частоту вращения.

Расчет вала на прочность.

При соединении муфтой расстояние от середины втулки муфты до первой ступени вала:

 

 

Момент кручения:

 

 

Изгибающий момент на выходной части вала:

 

 

Момент сопротивления при изгибе:

 

 

При совместном действии изгиба и кручения приведенное напряжение:

 

 

Полученное значение более чем на порядок отличается от критического (материал вала сталь 45, однако можно принять менее прочный материал, например сталь 30).

Подбор подшипников качения.

По рекомендациям данным в пособии «Проектирование серий электрических машин» Гурина Я.С., на выходном конце вала устанавливаем роликовый подшипник, на участке а – шариковый.

Наибольшая радиальная нагрузка на шариковый подшипник:

 

 

Динамическая приведенная нагрузка:

 

 

Необходимая динамическая грузоподъемность (принимаем расчетный срок службы подшипника 20000 часов):

 

 

По приложению 14[2], с учетом повышения надежности, выбираем подшипник №216 со значением С=56000Н.

Аналогично выбираем роликовый подшипник:

Наибольшая радиальная нагрузка на шариковый подшипник:

 

 

Динамическая приведенная нагрузка:

 

 

Необходимая динамическая грузоподъемность:

 

 

По приложению 14[2], с учетом повышения надежности, выбираем подшипник №2216 со значением С=78000Н.

В подшипниковых узлах делаем устройства для замены консистентной смазки.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Спроектированный двигатель отвечает современным требованиям к асинхронным трехфазным электродвигателям общепромышленного исполнения. Сравнивая энергетические параметры спроектированного двигателя с аналогом (5А250S6У3) можно отметить чуть более низкий КПД по сравнению с аналогом – 91.8% против 93%, но также следует отметить больший коэффициент мощности – 0.86 против 0.83, таким образом,главный энергетический показатель (произведение КПД на cosφ) спроектированного двигателя 0.79 против 0.77 в аналоге.

К плюсам полученного двигателя можно отнести кратность пускового тока, равная 5.3, тогда как в аналоге 6.0, однако этот факт уравновешивается более низким пусковым моментом – 1.4 против 2.0. Перегрузочная способность двигателя достаточно высока – кратность максимального момента 2.4.

Согласно результатам теплового расчета, обмотка двигателя используется эффективно, превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды около 62°С, что полностью соответствует рекомендуемому превышению для изоляции класса F.

Двигатель приблизительно на 30 кг легче аналога, имеет меньшую длину. Динамический момент инерции ротора на 20% меньше чем в аналоге, что является существенным плюсом для двигателя. Более низкий момент инерции был получен путем применения аксиальных охлаждающий каналов в сердечнике ротора, таким образом улучшили и охлаждение двигателя.

Механический расчет вала двигателя показал, что прогиб вала под серединой сердечника очень мал (менее 2% от зазора).

Двигатель оснащен устройством для замены консистентной смазки подшипников, тем самым увеличивая его надежность. Расчет надежности обмотки статора показал, что двигатель полностью соответствует ГОСТу 19523-74 по вероятности безотказной работы.

Конструкция двигателя была спроектирована в соответствии с рекомендациями Я.С. Гурина, изложенными в пособии «Проектирование серий электрических машин».