Файл: Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока.pdf

стальными штампованными крышками. Крышки снаб­ жены фланцами для подвода п отвода охлаждающей воды и водоразделяющими перегородками. Крепление крышки к трубной доске производится через уплотняю­ щую резиновую прокладку. Рама воздухоохладителя представляет собой стальное гофрированное основание с приваренными уголками, в которых имеются отверстия для подъема воздухоохладителя и отверстия для креп­ ления его к корпусу статора. Охлаждающая вода по­ дается по трубкам. Нагретый воздух омывает наружную поверхность оребренных трубок или трубок с проволоч­ ными спиралями, расположенных в шахматном порядке. Нагретый воздух попадает на трубки со стороны кор­ пуса статора и выходит из противоположной стороны уже охлажденным. Воздухоохладитель уплотняется на корпусе статора резиновыми шайбами.

Глава одиннадцатая

КОНСТРУКЦИЯ РОТОРА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В зависимости от мощности и частоты вращения ро­ тор синхронного двигателя имеет различное конструк­ тивное исполнение.

Ротор состоит из следующих основных узлов: остова, магнитного обода, полюсов, обмотки возбуждения, вала с насаженными втулками подпятника и направляющих подшипников.

11-1. ОСТОВ И МАГНИТНЫЙ ОБОД РОТОРА

На рис. 9-2 общего вида синхронного двигателя мощ­ ностью 8000 кВт приведена конструкция ротора на но­ минальную частоту вращения 375 об/мин и угонную частоту вращения 450 об/мин.

В этом двигателе остов ротора выполнен в виде сварной конструкции, состоящей из кованой стальной втулки, двух круглых рам из толстого листа и попереч­ ных ребер прямоугольного сечения. Кроме приварки, рамы закрепляются на втулке стальными цилиндриче­ скими штифтами.

На остов ротора насажен обод, выполненный из стального литья марки 25. Обод имеет многогранную

105

форму с числом граней, равным числу полюсов ротора. На каждой грани имеется по одной продольной канавке для крепления полюсов с Т-образным хвостовиком. Обод насаживается на остов с натягом в горячем состоянии. Со стороны, обращенной к нижней крестовине, к ободу прикрепляется болтами диск из стального листа, в ко­ торый при подъеме ротора упираются винты домкрата или колодки тормоза-домкрата.

Для предохранения от сдвига обода при подъеме ротора на домкратах обод дополнительно закрепляется на остове путем установки стальных цилиндрических штифтов, пропущенных сквозь толщу обода и попереч­ ное ребро остова. Обод ротора подобной конструкции воспринимает усилия от центробежной силы полюсов и зоны обода, в которой размещаются хвостовики по­ люсов.

Конструкция ротора, позволяющая демонтировать ротор, не разъединяя линию валов двигателя и приводи­

стального диска, к которому приварены поперечные стержни прямоугольного сечения и радиальные тонкие ребра. На остов насажен с натягом в горячем состоянии магнитный обод из стальной отливки. Остов прикрепля­ ется болтами к фланцу кованой стальной втулки, поса­ женной на вал. Втулка ротора насаживается на вал с натягом методом горячей посадки. Обод для восприя­ тия усилий от вращающего момента закрепляется на остове стальными штифтами. Штифты входят в обод (примерно па половину его толщины) и в поперечные* стержни остова. Отвинтив болты, крепящие остов ро­ тора к втулке, можно вынуть собранный ротор из ста­ тора, оставив вал двигателя на месте.

.На рис. 1 1 - 2 показан ротор крупного синхронного двигателя, у которого обод выполнен из отдельных ко­ ваных колец. Между отдельными кольцами установлены дистанционные распорки из полосовой стали, образую­ щие радиальные вентиляционные каналы, через которые охлаждающий воздух попадает в окна между катуш­ ками обмотки возбуждения. Остов у такого ротора имеет сварную конструкцию, выполнен в виде двух стальных рам круглой формы с приваренными поперечными стерж­ нями и . вертикальными ребрами, размещенными между

106

рамами. Остов прикрепляется к двум фланцам втулки посредством пригнанных конусных стальных шпилек. Сама втулка насажена на вал с натягом методом горя­ чей посадки. Подобная конструкция допускает выем ро­ тора из статора, не нарушая линию спаренных валоз двигателя и насоса.

Рис. 11-1. Общин вид (продольный разрез) синхронного двигателя типа ВДС 325/44-18.

На рис. 11-3 показано магнитное колесо сварной кон­ струкции. Втулка, обод и диск магнитного колеса вы­ полняются из листового проката марки Ст 3. В диске магнитного колеса имеется ряд круглых отверстий. В роторе с подобным магнитным колесом полюсы с ка­ тушками крепятся к ободу болтами или шпильками.

На рис. 9-11 показан синхронный двигатель, рогор у которого не имеет отдельного остова и обода. Магнит-

107

Рис. 11-3. Магнитное колесо сварной конструкции.

ное колесо представляет собой один пакет, состоящий из толстых стальных листов, стянутых и сваренных между собой электрозаклепками. Сварка листов произ­ водится через смещенные относительно друг друга круглые отверстия в соседних листах.

11-2. РАСЧЕТ ОБОДА И ВТУЛКИ РОТОРА

При расчете вращающихся частей ротора центробеж­ ные силы определяются по формуле

где G — масса вращающегося тела, кг; # ц.т — радиус от оси вращения до центра тяжести тела, см; п — расчетная частота вращения, об/мин.

Обод для расчета рассматривается как вращающий­ ся диск равномерной толщины. У такого диска наиболь­ шее тангенциальное напряжение растяжения получается на поверхности радиуса г2 (рис. 11-4). Среднее радиаль­

109

Од= (от+>ои)г/Е, см.

При посадке втулки возникает сила трения между валом и втулкой

QT=2Abb • 104, кгс.

MT = QTr, кгс • см.

Запас по силе трения Л = МТ/МКГ>.

Максимальное напряжение во втулке от посадки при максимальном натяге

(Тмакс = # 6 • 104/2г, КГС/СМ2,

Болты, крепящие остов во втулке, воспринимают уси­ лия от вращающего момента и центробежных сил остова ротора (рис. 11-4).

Напряжение среза в болтах от вращающего момента Т1 =М„р/г3##, кгс/см2,

где N и F — число и сечение болтов.

Напряжение среза в болтах от центробежных сил остова ротора при угоне

%г = CK/NF, кгс/см2,

где К — коэффициент, учитывающий долю передачи внешней нагрузки на внутренний диаметр, /С == 0,65.

111

Напряжение среза в болтах от центробежных сил при работе

Суммарное напряжение среза в болтах при работе дви­ гателя

Штифты, закрепляющие обод на остове ротора, вос­ принимают усилия вращающего момента.

Напряжение среза в штифтах

х

где N1 и F1 — число и сечение штифтов.

Допускаемые механические напряжения в ободе п втулке из поковок стали марки Ст 3 — 1200 кгс/см2, ма­ рок Ст 5 и 35— 1400—1600 кгс/см2. При магнитном остове, выполненном в виде сварного колеса (см. рис. 11-3), тангенциальные напряжения в ободе и втул­ ке определяются по формулам.

где Со— центробежная сила обода, кгс; Сп — центробеж­ ная сила полюсов с катушками, кгс; Fi—чистая площадь сечения обода, см2; F2— чистая площадь сечения втулки, см2; т — число отверстий в диске.

При значительных отверстиях в диске связь втулки и обода рассматривается как связь спицами и тогда сила, растягивающая спицу,

Здесь расчетный коэффициент а равен:

112

Щадь сечения спицы, см2; Di — наружный диаметр обода, см; D2— внутренний диаметр обода, см; D3— наружный диаметр втулки, см; Dk— внутренний диаметр втулки, см; £ > 5 — внутренний диаметр диска, см.

Сила, передаваемая на втулку,

Q ^ P c{D3—Dk)l2jF2, кгс.

Напряжение среза в швах А от двойного номиналь­ ного вращающего момента

где а1 — размер шва, см.

Напряжение растяжения в швах А от силы, растяги­ вающей спицу,

Oi=D()Q/albcD2, кгс/см2,

где Ьс — расчетная ширина спицы, bc = n(D0—d0)/m, см. Приведенное срезывающее напряжение в швах А

х п р и в = 4* VА+ 4 х 1 > кгс/см\

Напряжение среза в швах В

0,9AfKpD3

кгс/см2,

й2 (D3-f- D|)

где а2— размер шва, см.

Напряжение растяжения в швах В от силы, переда­

Допускаемые механические напряжения в ободе и втулке сварного колеса из Ст 3—1000 кгс/см2. В сварных швах — 500 кгс/см2.

11-3. ПОЛЮСЫ РОТОРА

Для уменьшения пульсационных потерь полюсы наби­ раются из штампованных листов. Штампованные выруб­ ки полюсов собираются в монолитные пакеты посредст-