Читайте также:
|
Предварительно из ряда параметров, обеспечивающих минимум отходов при раскройке листов электротехнической стали, выбираем размер диаметра якоря
Dа = 560 мм.
Выполняя требование Dк = (0,75…0,9)Dа, рассчитываем диаметр коллектора Dк = (420…504) мм. Принимаю Dк = 504 мм.
Далее рассчитываю ориентировочное значение передаточного числа редуктора
(2.1)
где m – передаточное число редуктора;
Dб – диаметр бандажа колесной пары, м;
Vmax – конструкционная скорость локомотива, км/ч; Vmax = 135 км/ч;
n 
-максимально допустимая частота вращения якоря.
Для двигателей электровозов n =2000 об/мин.
.
Номинальная частота вращения двигателя рассчитывается как
, (2.2)
об/мин.
Диаметр делительной окружности зубчатого колеса находится по формуле
Dz = Dб – 2 (b+D), (2.3)
где b – расстояния от головки рельса до кожуха редуктора, b = 120мм;
D– расстояние от делительной окружности большого зубчатого колеса до внешней нижней точки кожуха редуктора, D = 20 мм.
Dz = 1200 – 2 ( 120 + 20 )= 920 мм;
Далее находим диаметр делительной окружности малого зубчатого колеса
, (2.4)
Определяю число зубьев большого зубчатого колеса
, (2.5)
где m – модуль зубчатого зацепления, принимаемый в зависимости от вращающего момента М и конструкции тяговой передачи [К=2 – двухсторонняя передача] [1].
, (2.6)
По эмпирическим формулам для косозубых и шевронных передач
, (2.7)
,
Принимаю m=9;
y - угол спирали зуба, y = 10о.
зубьев.
Число зубьев шестерни нахожу по формуле
, (2.8)
зуба.
В связи с округлением принимаем Z=101, z=29.
Тогда точное значение передаточного числа редуктора
μ = Z/z, (2.9)
μ = 101 /29=3,483
Уточняю номинальную частоту вращения двигателя и номинальный момент.
Далее определяем величину централи двигателя
, (2.10)
мм.
Проверка диаметра якоря по допустимой максимальной окружной скорости якоря 
и коллектора 
, которые не должны превышать соответственно 65…70 м/с и 52…55 м/с.
, (2.11)
где nmax – максимальная частота вращения двигателя.
,
что удовлетворяет условиям.
Число коллекторных пластин рассчитываем по формуле
(2.12)
где 2р – число коллекторных полюсов, принимаю 2р =4;
Duк – среднее максимальное напряжение,
Для уменьшения используемого диаметра якоря принимаем Duк = 14,9 В.
пластины,
Максимально возможное число коллекторных пластин
, (2.13)
где tкmin – минимальное коллекторное деление, tкmin =3,9 мм
Тогда
пластин.
Принимаю К=406 пластин.
Коллекторное деление нахожу по формуле
(2.14)
мм.
Диаметр конца вала рассчитываю по выражению
, (2.15)
м,
Проверка по ширине шестерни, 
.
, (2.16)
что удовлетворяет условию.
Среднее межламельное напряжение
(2.17)
В.
3 Расчет активного слоя якоря
3.1 Расчет параметров обмотки
Общее число проводников обмотки якоря
N = 2∙K, (3.1)
N = 2 ∙ 406 = 812 проводников.
Ток якоря в номинальном режиме
, (3.2)
где hg – КПД двигателя, принимаю hд = 0,935.
.
Выбираем простую петлевую обмотку якоря у которой 2а = 2р = 4.
Линейная токовая нагрузка якоря
, (3.3)
Ток параллельной ветви
, (3.4)
где 2а – число параллельных ветвей обмотки якоря.
А.
При определении рационального числа пазов Z учитываем ограничение по условиям нагрева пучка проводников в пазу якоря в виде величины объема тока в пазу
А, (3.5)
где Nz – число проводников в одном пазу = 2uk=14
71,3·14 = 998,2 
А.
Число пазов якоря находится по формуле
, (3.6)
где uk – число коллекторных пластин на паз, uk = 7.
пазов.
Первый шаг обмотки в реальных пазах должен удовлетворять условию
, (3.7)
где 
- укорочение шага обмотки якоря в реальных пазах.
=0,5 паза при петлевой обмотке.
.
Произведем окончательную увязку между собой числа пазов Z, проводников N и коллекторных пластин К, которая должна обеспечивать выполнение требования внутренней симметрии обмотки якоря
целые числа (3.8)
Найдем допустимое значение плотности тока в проводниках якоря
, (3.9)
где Wmaxt – допустимый предел теплового фактора машины, Wmaxt=2050, таблица 5.2 из (1).
Расчетная величина Ja не должна превышать (7…8) А/мм2. Условие выполняется.
Наметим площадь поперечного сечения активного проводника якоря
, (3.10)
По значению q а намечаем размеры проводника hпр х bпр. Весьма эффективной мерой снижения добавочных потерь в меди обмотки является вертикальное расположение проводников в пазу (плашмя) рисунок 3.1.
По ГОСТ 434-76, приложение А из (1), выбираю проводниками с размерами
, (3.11)
Сечение проводника qпр=12,67.
Ширину паза вычисляем по формуле
, (3.12)
где bпр = 5,6 мм;
Dbкорп – толщина корпусной изоляции по ширине паза якоря;
Dbкорп = 0,1∙6∙2∙2 = 2,4 мм;
Dbmв – размер занимаемый межвитковой изоляцией по ширине паза;
Dbmв = 0,1∙1∙2∙2=0,4 мм;
Dbпокр – толщина покровной изоляции по ширине паза якоря;
Dbпокр = 0,1∙1∙2∙2 = 0,4 мм;
(0,2…0,3) – зазор на укладку секций в паз;
(0,15…0,2) – разница между размером паза в свету и размером паза в штампе.
bп = 5,6+2,4+0,4+0,4+0,2+0,15 =9,15 мм.
1 – клин; 2 – изоляционная прокладка;
3 – покровная изоляция; 4 – корпусная изоляция;
5 – витковая изоляция; 6 – медные проводники;
7 – верхняя полусекция; 8 – нижняя полусекция;
9 – элементарный проводник; 10 – активный проводник.
Рисунок 3.1–Эскиз паза при вертикальной укладке проводников
Высоту паза находим по выражению
, (3.16)
где Dпрокл – толщина прокладок из миканита;
Dкл – высота клина, принимаем Dкл = 4 мм,
hпр = 2,36 мм;
Dhкорп – толщина корпусной изоляции по высоте паза якоря;
Dhкорп = 0,1∙6∙2∙2∙2=4,8 мм.
Dhmв – размер межвитковой изоляции при вертикальном способе укладки;
Dhmв = 0,1∙1∙2∙2∙2∙7=5,6 мм.
Dhпокр – толщина покровной изоляции по высоте паза якоря;
Dhпокр = 0,1∙1∙2∙2∙2 = 0,8 мм.
(0,2…0,3) – зазор на укладку секций в паз;
(0,15…0,2) – разница между размером паза в свету и размером паза в штампе.
4,8+5,6+0,8+0,2∙4+4+0,2+0,15=49,39 мм.
Полученные размеры паза якоря удовлетворяют следующим условиям
bп =9,15 
мм; hп =49,39 
мм.
Исходя из полученных размеров паза, рассчитаем все остальные конструкционные параметры зубцового слоя якоря (рисунок 3.2)
Рисунок 3.1 – Конструкционные размеры зубцового слоя
Исходя из полученных размеров паза, рассчитаем все остальные конструкционные параметры зубцового слоя якоря
Шаг по пазам на поверхности якоря, мм
, (3.17)
мм.
Ширина зубца на поверхности якоря bz1, мм
, (3.18)
мм.
Шаг по пазам в расчетном сечении tz1/3 (на высоте 1/3hп ), мм
, (3.19)
мм.
Ширина зубца в расчетном сечении bz1/3,мм
, (3.20)
мм.
Шаг по дну пазов t2, мм
, (3.21)
мм.
Ширина зубца у основания bz2, мм
(3.22)
мм
Необходимо проконтролировать, чтобы выполнялось bz2 ³ 7 мм для обеспечения достаточной механической прочности зубца.
Магнитный поток находим по выражению
, (3.23)
где ku – коэффициент, учитывающий потери напряжения на внутренних сопротивлениях обмоток двигателя, ku=(0,95…0,97)
, (3.24)
.
Вб.
Далее определяем длину шихтованного пакета якоря
, (3.25)
где Вz1/3 – индукция в зубцах якоря, принимаем Вz1/3 = 1,82 Тл;
ad – расчетный коэффициент полосного перекрытия, для машины без компенсационной обмоткой, принимаю ad = 0,72;
Кс – коэффициент заполнения пакета сталью, Кс = 0,97.
м.
la 
440 мм при опорно-осевом подвешивании и двухсторонней зубчатой передаче, что удовлетворяет условию.
3.2 Параметры обмотки якоря
Выбрав тип обмотки и геометрию активного слоя якоря, устанавливаю шаги обмотки якоря.
Результирующий шаг обмотки в элементарных пазах или шаг по коллектору в коллекторных делениях при простой петлевой обмотке
yк = 1. (3.26)
Первый шаг в коллекторных делениях
, (3.27)
Второй шаг в коллекторных делениях для простой петлевой обмотки
, (3.28)
.
Укорочение обмотки в коллекторных делениях
, (3.29)
Полюсное деление по окружности якоря
, (3.30)
м.
Длина передних и задних лобовых участков якорных проводников может быть оценена по упрощенной эмпирической формуле
, (3.31)
м.
Длина полувитка обмотки якоря
(3.32)
м.
Общая длина проводников обмотки якоря
, (3.33)
м.
Сопротивление обмотки якоря при 20˚С
, (3.34)
, Ом.
Масса меди обмотки якоря
, (3.35)
кг.
3.3Уравнительные соединения
Шаг уравнительных соединений рассчитываем по формуле
, (3.36)
.
Сечение каждого уравнительного соединения находим по выражению
, (3.37)
где uy – число уравнителей на паз, принимаю uy =2.
мм2.
4 Расчет щеточно-коллекторного узла
4.1 Выбор числа и размера щеток
Длина рабочей части коллектора LK определяется числом и размерами щеток в одном щеткодержателе, а также поверхностью коллектора, необходимостью для его охлаждения.
Ток, протекающий через щетку, находим по формуле
, (4.1)
А.
Выбираем электрографитированные щетки ЭГ-51 по ГОСТ 2332-75[1].
Определим требуемую площадь щеточного контакта одного щеткодержателя
, (4.2)
где jщ – плотность тока под щеткой, принимаем jщ =120000 А/м2
м2.
Максимально-допустимая ширина щетки
, (4.3)
м.
По ГОСТ 2332-75 выбираю ширину щетки и принимаю ее равной 
м.
Далее рассчитываю длину щеточного контакта
, (4.4)
м.
Принимаю nщ – число элементарных щеток по длине коллектора,
nщ = 2, тогда
, (4.5)
м.
Ориентируясь по ГОСТ 2332-75, выбираю составной тип конструкции щеток и принимаю длину одной щетки lщ = 0,032 м.
Окончательная величина площади Sщ
, (4.6)
м2.
Тогда точное значение плотности тока под щеткой
, (4.7)
А/м2.
Полученное значение плотности тока под щеткой является допустимым.
4.2 Определение рабочей длины коллектора
Рабочую длину коллектора находим по формуле
(4.8)
где bрб – осевой разбег якорных подшипников, bрб = 10 мм;
∆щд – толщина разделяющей стенки окна щеткодержателя,
∆щд = (3÷5мм); ∆щд = 5 мм;
r – размер фасок краев рабочей поверхности коллектора, r =2 мм.
мм =0,083 м.
Достаточность длины рабочей части коллектора по нагреву можно оценить по эмпирической формуле
, (4.9)
м,
.
Далее определяю удельные и поверхностные потери на коллекторе от трения щеток по выражению
 |
(4.10)
где f мр – коэффициент трения щеток о коллектор, f мр =0,23;
pщ – удельное давление на щетку, pщ =25 кПа (таблица Б.2) [1];
Vки – окружная скорость коллектора при режиме испытательной частоты вращения, VKU =1,35 Vkmax =1,35∙53,56=72,306 м/с2;
– суммарная площадь всех щеток на коллекторе, =2р∙Sщ=2∙2∙0,00128=0,00512 м2;
Dиз – толщина изоляции между пластинами, 
м
кВт/м2
Из расчета видно, что механические потери мощности на коллекторе не превышают допустимые, которые составляют 40÷50 кВт/м2, значит рассчитанный щеточно-коллекторный аппарат, будет функционировать без опасности перегрева.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 100 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |