Файл: Лившиц, П. С. Скользящий контакт электрических машин (свойства, характеристики, эксплуатация).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 127
Скачиваний: 1
поверхности скольжения; з) особые фрикционные свойства по верхности скольжения; и) воздействие внешних возмущающих факторов.
Нарушения контакта от перечисленных причин происходят из-за перемещения электрощеток относительно своего равновесного поло
жения на коллекторе, т. е. из-за вибраций. Отмечаемые |
перемеще |
|||
ния могут быть |
разложены на |
две составляющие: радиальную и |
||
тангенциальную. |
Соотношение |
между |
ними определяется |
характе |
ром причины, вызвавшей вибрацию, |
и фасоном электрощетки (ра |
|||
диальный, реактивный). Радиальная составляющая перемещения
электрощетки |
(установленной |
в радиальном |
щеткодержателе), |
ко |
|||||
торое |
вызвано |
наличием у |
коллектора, |
вращающегося с |
угловой |
||||
скоростью <о, эксцентриситета |
величиной |
Ль |
определяется |
с |
по |
||||
мощью |
выражения |
x=Aibmat. |
|
|
|
(7-1) |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
Скорость |
и ускорение, |
присущие |
перемещению вибрирующей |
||||||
электрощетки, |
оказываются |
соответственно |
равными: |
|
|
||||
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
v = |
—щ- = Д;(й cos tor; |
|
(7-2) |
||||
|
|
а = |
= — A,<o2sincor, |
|
(7-3) |
||||
причем максимальное значение ускорения при этом будет:
|
|
«макс =Aift>2 =Ai (ля/30)2 . |
(7-4) |
||
Кроме |
того, на |
электрощетку |
площадью поперечного |
сечения F |
|
и высотой h действует сила Р, |
прижимающая ее к коллектору. |
||||
Ускорение, |
сообщаемое |
последней, |
достигает следующего |
значения." |
|
|
|
|
aP~PglFhy |
= pglhy, |
(7-5) |
где g — ускорение |
силы |
тяжести, |
см/с2 ; у — плотность |
материала |
|
электрощетки, |
г/см3 ; |
р — удельное |
нажатие |
на |
электрощетку, гПа |
|||
(гс/см2 ); |
Л — высота |
(радиальный |
размер) |
электрощетки, |
см. |
|||
|
Для |
того |
чтобы |
контакт не был нарушен, |
необходимо |
обеспе |
||
чить |
соблюдение соотношения |
|
|
|
|
|||
или, |
что |
то же, |
а М а кс |
|
|
|
(7-6) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Д 1 ( « л / 3 0 ) « < ^ - 1 |
|
|
(7-7) |
|
В случае отрыва электрощетки от коллектора давление в кон такте снижается до нуля. При других соотношениях, возникающих в элементах системы ускорений, контактное давление будет изме няться по периодическому закону. Очевидно, что для создания наи более благоприятных условий функционирования скользящего кон такта необходимо позаботиться о том, чтобы возникающая между образующими его элементами сила взаимодействия была не менее
116
О |
10 |
20 |
50 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
30 |
100 |
Рис. 7-1. Связь |
между значениями А\ и п при разных у и р, |
|||||||||
|
удовлетворяющая |
условию |
(7-7) |
при |
/ > М И Н = 0,9Я. |
|
||||
/ —• значение эксцентриситета, рекомендуемое [Л. 7-1].
некоторой величины РМшн- Значение последней желательно прибли зить к величине нажатия на электрощетку Р, определяемой на осно
вании |
опыта |
эксплуатации |
или |
по каталожным данным. |
Поскольку |
|||
расхождения |
между |
Р и Р М И н |
обусловлены |
ускорениями |
элементов |
|||
контакта, а они для случая |
безотрывной работы связаны |
между |
||||||
собой |
соотношением |
(7-7), |
то |
аналитическое |
исследование |
послед |
||
него позволяет выявить влияние входящих в него величин на ди намику работы контакта. Рассчитанные в [Л. 5-7] графики, иллюст
рирующие |
связь между величиной эксцентриситета |
коллектора A t |
|||||
и частотой |
вращения якоря п при различных значениях плотности |
||||||
электрощеточного материала у и удельного давления |
на |
электро |
|||||
щетку р при ее единичной |
высоте ( / i = l ) , показаны |
на |
рис. 7-1. Гра |
||||
фики рассчитаны для условия, когда |
/> М ин = 0,9Р, что |
обеспечивает |
|||||
достаточную стабильность режима работы контакта. |
|
|
|||||
Частота вращения якоря машины определяется техническим за |
|||||||
данием |
на |
ее разработку; |
плотность |
электрощеточного |
материала |
||
зависит |
от |
выбранной марки этого материала, т. е. от |
его состава |
||||
(рис. 1-2); |
удельное нажатие на электрощетку определяется усло |
||||||
виями эксплуатации машины. При указанных обстоятельствах до пустимый эксцентриситет оказывается для различных условий ра боты различным. Однако в практике отечественного электромашино строения допустимый эксцентриситет принято определять не по дан ным расчета отдельных частных случаев эксплуатации щеточноколлекторного узла, а с помощью норм, установленных опытным путем. Последние определяют не эксцентриситет Ль а биение, ко торое численно равно удвоенному значению Ли При изготовлении коллекторов машин постоянного тока и контактных колец асинхрон
ных и синхронных машин, предназначенных для |
общепромышлен |
ного применения, допустимые биения нормируются |
ведомственной |
нормалью 6АА.670.01Н-57. Согласно названному документу допу
стимые биения |
не |
должны превышать величин, |
указанных |
в |
табл. |
||
7-1. В специальном электромашиностроении |
принято |
считать, |
что |
||||
нормальная работа |
щеточно-коллекторного узла |
не |
будет |
наруше |
|||
на, если биение |
коллектора не превысит |
значений, |
приведенных |
||||
в табл. 7-2 {Л. |
7-1]. |
|
|
|
|
|
|
По данным {Л. 7-2] при изготовлении авиационных электриче ских машин предельно допустимое биение их коллекторов должно укладываться в пределы, указанные в табл. 7-3.
Как установленные в [Л. 7-1] предельно допустимые биения кол лекторов согласуются с рассчитанными по (7-7) значениями экс центриситетов, показывает линия 1 на рис. 7-1. Расположение по следней свидетельствует о том, что для всех существующих элек трощеточных материалов (рис. 1-2) выполнение эмпирических норм обеспечивает нормальную работу элементов контакта при частотах вращения якорей машин до 20 ООО—25 ООО об/мин. При превышении; указанных значений определяемая в {Л. 7-1] тенденция изменения допустимых биений должна изменяться и их численные значения должны быть существенно уменьшены в отдельных случаях до 2—5 мкм [Л. 5-7].
Зарубежные авторы, исследующие рассматриваемый вопрос, счи тают, что при окружных скоростях на поверхности скольжения кол
лектора |
более 45 м/с допустимое биение |
не |
должно |
превышать |
||
13 мкм; при скоростях, лежащих в пределах 25—45 м/с, |
эта |
цифра |
||||
может |
быть повышена до 25 мкм и, наконец, |
при |
скорости |
менее |
||
25 м/с |
общее биение может доходить до 76 |
мкм |
{Л. |
7-3]. В [Л. 7-4] |
||
118
.Диаметр
коллектора,
мм
До 350 350—600 600—900 900—1 500
Свыше 1 500
Диаметр контакт ного кольца,
мм
До 200 200—360 360—600 600—1 000
П р и м е ч а н р
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 7-1 |
|
Предельные |
допустимые биения коллекторов |
и контактных колец, мкм |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
I . Для |
|
коллекторов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочая частота вращения машины, об/мин |
|
|
|
|
|||||
ДО 100 |
|
|
100- |
|
400--600 |
600-850 |
|
850--1 250 |
1 250- 6 500 |
||||||
|
|
|
|
|
-400 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Состояние коллектора |
|
|
|
|
|
|
|
холод |
гоэячее |
холод- |
горячее |
холод |
горячее |
холод |
горячее |
холод- |
горячее |
холод |
горячее |
||||
ное |
|
|
ное |
|
ное |
|
ное |
|
ное |
ное |
|||||
|
|
|
40 |
|
60 |
30 |
|
50 |
30 |
50 |
|
20 |
40 |
20 |
30 |
50 |
|
|
40 |
|
60 |
30 |
|
50 |
30 |
50 |
|
20 |
40 |
20 |
30 |
|
80 |
40 |
|
70 |
30 |
|
60 |
30 |
50 |
|
20 |
40 |
|
|
|
50 |
|
90 |
40 |
|
70 |
30 |
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
100 |
40 |
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I I . Для контактных |
колец асинхронных и синхронных машин |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Синхронная частота вращения машины, об/мин |
|
|
|
|
|||||
|
Д° 2 |
0 0 |
| |
|
200-500 |
| |
|
500-1 000 |
| |
1 000-1 500 |
[ |
1 500-3 000 |
|
||
|
|
|
|
|
|
Состояние контактных колец |
|
|
|
|
|
||||
холодное |
горячее холодное |
горячее |
|
холоднее |
горячее |
холодное |
горячее холодное |
горячее |
|||||||
|
|
|
|
|
40 |
70 |
|
40 |
60 |
30 |
|
50 |
|
30 |
40 |
|
|
|
|
|
|
40 |
70 |
30 |
|
60 |
|
|
|
||
60 |
|
100 |
|
50 |
80 |
|
50 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
е. Допусти мые биения в 2 раза превышают вызывающие их эксцентрисв теты.
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
7-2 |
Частота вращения |
Предельно |
Частота вращения |
Предельно |
||
коллектора, |
допустимое |
коллектора, об/мин |
допустимое |
||
об/мин |
биение, мкм |
|
|
биение, мкм |
|
До 3 ООО |
80 |
12 000—15 000 |
36 |
|
|
3 000—5-000 |
70 |
15 000—18 000 |
32 |
|
|
5 000—7 000 |
60 |
18 000—21 000 |
28 |
|
|
7 000—9 000 |
50 |
21 000—25 000 |
24 |
|
|
9 000—12 000 |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
7-3 |
|
Максимально допустимое биение коллектора, мкм |
||||
Диаметр коллектора, |
|
|
|
|
|
мм |
на валу якоря |
в собранной машине |
|||
|
|||||
< 3 0 |
|
10 |
|
20 |
|
30—60 |
|
15 |
|
20 |
|
60—100 |
|
20 |
|
25 |
|
100—125 |
|
25 |
|
30 |
|
приводится эмпирическая формула для определения |
допустимого |
||||||
биения |
коллектора: |
|
|
|
|||
|
|
|
|
Д 1 = 0,047 £ )0' 1 6 /^ 1 К 4 |
С , |
(7-8) |
|
где DK |
— диаметр |
коллектора, мм; |
«макс — максимальная частота |
||||
его |
вращения, |
об/мин. |
|
|
|
||
|
Рассмотрение влияния эксцентриситета на режим работы кон |
||||||
такта будет неполным, если не коснуться |
вопроса о |
возникающих |
|||||
при |
наличии |
этого |
эксцентриситета |
дополнительных |
механических |
||
нагрузках на электрощетку. Последние определяются массой элек трощетки и ускорением, с которым она перемещается. Некоторое представление о возникающих при описываемых условиях дополни тельных механических нагрузках на электрощетку дают следующие заимствованные из (Л. 7-1] цифры, указанные в табл. 7-4.
Частота вращения, |
Частота |
об/мин |
колебаний, |
|
Гц |
6 000 |
100 |
8 000 |
133 |
12 000 |
200 |
20 000 |
333 |
Т а б л и ц а 7-4
Нагрузка в ускорениях силы тяжести g при эксцентриситете
20 мкм |
30 мкм |
0,82 |
1,25 |
1,46 |
2,15 |
3,29 |
4,90 |
9,20 |
13,50 |
120