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

В быстроходных вертикальных электродвигателях валы выполняются с ребрами, на которые непосредст­ венно насаживается сердечник ротора (рис. 12-7).

Для закрепления на валу остова ротора, контактных колец, втулок и других деталей применяются стальные призматические шпонки. В электродвигателях для за­ крепления остова ротора могут применяться также и клиновые шпонки. В вертикальных электродвигателях валы передают только вращающий момент и рассчиты­ ваются, в основном только на скручивание. Вертикально расположенные валы испытывают относительно неболь­ шой изгибающий момент от сил одностороннего магнит­ ного притяжения при неравномерном зазоре между ста­ тором и ротором электродвигателя. Кроме того, незна­ чительные изгибающие усилия испытывают валы от не­ баланса вращающихся частей электродвигателя. Вал воспринимает также и растягивающие усилия, обуслов­ ленные силой тяжести вращающих частей всего агрега­ та (электродвигателя и насоса).

13-2. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ВАЛА

а) Одностороннее магнитное притяжение

Ввертикальных электродвигателях одностороннее магнитное притяжение возникает вследствие эксцентри­ ситета ротора, обусловленного неточностью установки ротора в статоре. Усилие одностороннего магнитного притяжения

фициент Картера, равный 1,1 — 1,3.

Усилие магнитного притяжения для синхронных элек­ тродвигателей может быть рассчитано исходя из сред­ них величин индукции, коэффициента Картера и при от­ носительном эксцентриситете, равном 0,1, по формуле

Qo=0,3Dil, КГС.

148

б) Критическая частота вращения

Несмотря на тщательную балансировку, в роторе ма­ шин остается некоторое смещение центра тяжести. По­ лучающаяся неуравновешенность является причиной воз­ никновения относительно небольших односторонних цен­ тробежных сил. Обычно они не отражаются на нормаль­ ной работе машин. Однако, когда частота вращения ма­ шины приближается к ча­ стоте вращения, при ко­ торой частота собствен­ ных колебаний машины равна частоте вынужден­ ных, то эти небольшие центробежные силы вы­ зывают явление резонан­ са, повышение вибраций и нарушение нормальной работы.

Проверка вала на кри­ тическую частоту враще­ ния особо важна для бы­ строходных электродви­

гателей. Необходимо, чтобы критическая частота враще­ ния была выше (реже ниже) рабочей не менее чем на 15—20%. В то же время критическая частота вращения не должна быть близка к удвоенной рабочей частоте вра­ щения. Критическая частота вращения электродвигателя с вертикально расположенным валом рассчитывается так же, как у электродвигателя с горизонтально расположен­ ным валом (рис. 13-1). Определяется прогиб вала по середине сердечника от сил тяжести ротора графиче­ ски— методом построения упругой линии вала или ана­ литически— путем составления таблицы данных вала

(табл. 13-1).

Прогиб вала в середине ротора от силы тяжести ро­ тора

где Qp — масса ротора, кг; Е — модуль упругости мате­ риала вала, кгс/см2; h и h — расстояния от оси ротора до осей направляющих подшипников, см.

149

Т а б л и ц а 13-1

Таблица данных вала

X? — г ? ,

Прогиб вала, пропорциональный силе одностороннего магнитного притяжения,

=СМ.

Установившийся прогиб вала от одностороннего маг­ нитного притяжения

где m = fo/0,\6; б — односторонний воздушный зазор, см. Критическая частота вращения вала

//кр = 300 |/~ ■1у — , об/мин.

Вторая критическая частота вращения, при которой упругая линия вала образует синусоидальную кривую второго порядка, определяется при условии, что основ­ ная критическая частота вращения (кривая первого по­ рядка) получается ниже 0,4 номинальной частоты вра­ щения.

Несмотря на то, что хорошо уравновешенный п уста­ новленный вертикально вал не будет вызывать никакого

150

Прогиба при любой скорости, практически всегда имееФ место небольшой прогиб вала и имеется необходимость в расчете вала на критическую частоту вращения.

в) Расчет конца вала с муфтой

Наиболее опасным сечением вала с муфтой является сечение рабочего конца вала (рис. 13-2). Вал рассчиты­ вается на скручивание.

При заданных размерах конца вала напряжение кру­

частота вращения, об/мин.

Допускаемые напряжения кручения для кованых ва­ лов из стали м-арок 30 и 35

ткр=650 кгс/см2.

Расчетный диаметр конца вала может быть опреде­ лен из выражения

Напряжение смятия между валом и шпонкой

2KMkV , кгс/см2

d o h o U

Допускаемое напряжение смятия для шпонки из Ст 5 — 1500 кгс/см2.

г) Расчет вала с фланцевым концом

Напряжение растяжения в сечении вала в месте уста­ новки запорного кольца (сечение аа рис. 13-3)

= Q p±Q 2+ Q 3, кгс/ см2)

-'р а с т

151

виР= У 4х1 + 3рс ■ кгс/см2.

Напряжение растяжения в сечении bb

орь= (Трс {D0/D2 )2, кгс/см2.

Изгибающий момент от силы одностороннего магнит ного притяжения (см. рис. 13-1)

М ют = Qo Т~лГГ . КГС ■СМ.

12 Т Н

152