Перевищення температури колектора

Перевищення температури зовнішньої поверхні колектора над температурою повітря усередині двигуна:

де - поверхня охолодження колектора;

- електричні втрати щіток;

- втрати щіток на тертя.

Таким чином, перевищення температури обмотки якоря, обмотки збудження, колектора нижче припустимої для значення ізоляції класу F. Для провідників обмотки додатніх полюсів марки ПСД (кл. F) середнє перевищення =135⁰С, також не перевищує припустимих значень.

6. Вентиляційний розрахунок

6.1. Вибір системи вентиляції

Приймаємо систему охолодження ІС0141 з центробіжним вентилятором усередині двигуна і зовнішнім обдувом, який дозволяє зменшити габарити вентилятора і знизити шум при роботі.

6.2. Визначення основних параметрів вентилятора

Витрата повітря, яка потрібна для охолодження машини:

Зовнішній діаметр вентиляторного колеса:

D₂=0,9d_c=0,9·0,26=0,234 м.

Визначимо окружну швидкість лопаток вентилятора:

v₂=(π D₂n)/60=(3,14·0,234·750)/60=9,19 м/с.

З умови максимального ККД, приймаємо:

V_max=2V_воз=2·0,162=0,324 м²

Для зменшення вентиляційного шуму рекомендується обирати непарну кількість лопаток.

Втрати потужності на вентиляцію, і у підшипниках:

Р_тв+Р_вент=12Вт.

7. Механічний розрахунок деталей конструкції

7.1. Розрахунок вала на жорсткість і міцність

При розрахунку вала приймають, що уся маса активної сили ротора з обмоткою і колектором і ділянка вала під ними приложена у вигляді зосередженої сили b_p по середині довжини магнітопроводу. Масою частини, ближчою до опори, можна знехтувати. Масу вказаних частин визначають за даними електромеханічного розрахунку.

Приймаючи, що якір машини постійного струму являє собою циліндр с щільністю 8300 (кг/м³), його масу можна знайти наступним чином:

m_p=6500*D²*L_δ=6500*0,16²)0,175=29,12 кг.

Мал. 11. Ескіз вала двигуна

Поперечні сили F_n прикладені до кінця вала і відповідно виявлені другорядністю сполучення вала і муфти:

F_n=k_П·М_н/R=0,3·26,75/(0,5*0,05)=321 Н·м.

Розміри вільного кінця вала обираються в залежності при найбільшому моменті обертання у тривалому режимі роботи.

Початкова сила однобічного магнітного притягання:

Т₀=2,94·0,16·0,175·

Сила визиває додатковий прогин вала, який пропорційний прогину f_G від сили тяжіння:

Результуючий прогин вала у найгіршому випадку:

f=f_M+f_G+f_П=1,96·10^-5+1,05·10^-5+5·10^-5=3,51·10^-5 м.

Перевіримо даний прогин за умовою можливого максимального прогину, який при застосуванні упругої з’єднальної муфти повинен складати 6% від повітряного зазору в ДПС:

f≤0,06δ

3,51·10^-5≤0,06·0,05

3,51·10^-5≤0,003

що співпадає з умовою.

Критична частота обертання:

Момент кручення:

М_к=кМ_н=2·26,86=53,72

Допустима напруга для сталі:

σ_доп=0,7[σ_Т]=0,7·350·10⁶=245·10⁶ Па,

σ_пр≤σ_доп

з цього виходить, що даний вал підходить за жорсткістю.

7.1. Вибір підшипників

Розрахуємо сили радіального навантаження на підшипники:

Осьове навантаження при горизонтальному розташуванні валу:

А=0 Н.

Приведене динамічне навантаження:

Q=K_HR=1,5·1092,77=1639,155 H,

де K_H– коефіцієнт, який враховує характер навантаження двигуна; K_H=1,5 для навантаження з помірними поштовхами.

За [2], дод. 36, стор. 413 обираємо підшипник радіальний з короткими циліндричними роликами за ДОСТ 8328 тип 2207 із наступними параметрами:

• Динамічна вантажопідйомність С=25000;

• Внутрішній діаметр d=35мм;

• Максимальна робоча частота обертання n=8000 об/хв.;

• Зовнішній діаметр D=72мм;

• Ширина підшипника В=17 мм.

ЛІТЕРАТУРА

[1] И. П. Копилов. Электрические машины. – М: «Логос», 2000.

[2] О. Д. Гольберг. Проектирование электрических машин. – М: «Высшая школа», 2001.

[3] Під ред. І. П. Копилова. Проэктирование электрических машин. – М: «Высшая школа», 2002.

[4] Ключєв В. І. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. – М: «Энергия», 1980.

ДОДАТКИ

Мал. П1. ЗалежністьККД двигуна від його потужності

Мал. П2. Залежність діаметру ротора

Мал. П3. Залежність електромагнітного навантаження від діаметру якоря

Мал. П4. Залежність електромагнітної індукції у повітряному зазорі від діаметру якоря

Мал. П5. Залежність кількості пар полюсів від діаметру якоря