мехатронный модуль подшипник станок
|
Наименование заданных параметров и их условные обозначения |
Двигатель |
|
|
Номинальный режим работы |
Продолжительный |
|
|
Исполнение ротора |
Короткозамкнутый |
|
|
Номинальная отдаваемая мощность Р 2 , кВт |
45 |
|
|
Количество фаз статора m 1 |
3 |
|
|
Способ соединения фаз статора |
Д/Y |
|
|
Частота сети f, Гц |
50 |
|
|
Номинальное линейное напряжение U, В |
220/380 |
|
|
Синхронная частота вращения n 1 , об/мин |
1500 |
|
|
Степень защиты от внешних воздействий |
IP44 |
|
|
Способ охлаждения |
ICI0141 |
|
|
Исполнение по способу монтажа |
IM1001 |
|
|
Климатические условия и категории размещения |
У3 |
|
|
Вероятность безотказной работы обмотки за наработку 10000 ч P об |
0.9 |
|
|
Форма выступающего конца вала |
Цилиндрическая |
|
|
Способ соединения с приводным механизмом |
Упругая муфта |
|
|
Количество пар полюсов р |
2 |
|
Имея частоту вращения и частоту сети, находим количество пар полюсов:
p = 60f/n 1 = 60*50/1500 = 2
Имея мощность двигателя 45 кВт и угловую скорость выходного звена ММ, равную 157 рад/с, исходя из данных таблицы 4.1.2, принимаем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором исполнения по защите IP44, со способом охлаждения IC0141.
Таблица 4.1.2 — Типы асинхронных двигателей
Высота вращения оси h = 200мм, вращательный момент М 2 = 284 Н*м, максимальный диаметр сердечника Dн1 . max = 359 мм, припуск на штамповку Дшт = 8 мм, ширина резаных лент 367 мм.
Исходя из таблицы 4.1.3, принимаем количество пар полюсов, равное 2 и находим внутренний диаметр сердечника статора:
D 1 = 0.61*Dн1 -4 = 215 мм.
Таблица 4.1.3 — Определение внутреннего диаметра сердечника статора по количеству пар полюсов.
Для определения второго главного размера — длины сердечника статора 1 1 вначале находят расчетную длину сердечника 1′1 (с соответствующим округлением).
При этом следует задать предварительные значения обмоточного коэффициента k’об1 , который при 2р = 2 равен 0.79, а так же электромагнитных нагрузок А’1 и В’д .
При полученной оси вращения h мы принимаем форму паза трапецеидальную полузакрытую и двухслойную обмотку.
По таблице 4.1.4 мы находим коэффициент необходимый для вычисления A’ 1 , равный 1.1 И по рисунку 4.1.1 мы находим А’1 = 362*1.1 = 399.
Аналогичным способом находим В’ д . Её коэффициент равен 0.96, а сама величина В’д = 0.775*0.96 = 0.744.
Таблица 4.1.4 — Нахождение вспомогательных коэффициентов для вычисления электромагнитных нагрузок
Рисунок 4.1.1 — Среднее значение А’ 1 и B’д
Предварительные значения з’ и cos’ для двигателей с короткозамкнутым ротором могут быть приняты на уровне средних энергетических показателей выпускаемых электродвигателей (рис.4.1.2 и 4.1.3) или по ГОСТ 19523-74.
Рисунок 4.1.2 — Среднее значение з = f (P 2 ) асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
Рисунок 4.1.3 — Среднее значение cosц асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
з’ = 0.93
cosц’ = 0.9
Конструктивная длина сердечника статора 1 1 при отсутствии в сердечнике радиальных вентиляционных каналов равна расчетной длине l’1 , округленной до ближайшего целого числа (при длине менее 100 мм) и до ближайшего числа, кратного пяти (при длине более 100 мм); соответственно изменяется значение 11 .
При длине сердечника более 300-350 мм применяются радиальные вентиляционные каналы. В этом случае 1 1 определяется с округлением, до ближайшего числа, кратного пяти.
Количество вентиляционных каналов n k 1 определяется длиной одноrо пакета сердечника статора tП l , выбираемой в пределах 55-75 мм при длине вентиляционного канала lk 1 = 10 мм. Отношение л = l1 /D1 целесообразно выбирать таким, чтобы оно приближалось к предельно допускаемому отношению лmax , которое мы вычисляем по таблице 4.1.5 Для вычисления лmax для данного типа двигателя, необходимо учитывать поправочный коэффициент k4 , который мы берём из таблицы 4.1.6.
л max = (1.46-0.00071*Dн1 ) k4 = 1.20511*0.95 = 1.144.
l 1 = лmax *D1 = 1.144*215 ? 245 мм.
Таблица 4.1.5 — Выбор значения л mzx
Таблица 4.1.6 — Нахождение поправочного коэффициента k 4
Сердечник статора собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, имеющих изоляционные покрытия для уменьшения потерь в стали от вихревых токов. Для сердечников рекомендуется применять следующие марки холоднокатаной изотропной электротехнической стали:
Для стали 2013 обычно используют изолирование листов оксидированием (коэффициент заполнения стали k c = 0,97), для стали 2312 и 2411 — лакировкой (k c = 0,97) или термостойким электроизоляционным покрытием листов (k c = 0,96 0,97).
Количество пазов сердечника статора
зависит от выбранного количества пазов на полюс и фазу:
- Обычно выбирают равным целому числу. Только для унификации листов статора двигателем с разным количеством полюсов и для тихоходных двигателей иногда применяют дробное (1,5;
- 2,5 и др.).
В таблице 4.1.7 приведены рекомендуемые значения .
Таблица 4.1.7 — Количество пазов на полюс и фазу
Сердечник ротора собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Марки стали и изоляционные покрытия такие же, как в статоре.
В короткозамкнутом роторе применяют закрытые, полузакрытые и открытые пазы. Для уменьшения влияния моментов высших гармоник на пусковые и виброаккустические характеристики машин роторы двигателей с высотами оси вращения h ? 160 мм имеют скос пазов bск1 на одно зубцовое деление статора t1 при этом вск1 =1. Двигатели с большими высотами оси вращения обычно выполняют без скоса пазов.
Наружный диаметр сердечника ротора:
215-2 = 213 мм,
где — воздушный зазор между статором и ротором, мм.
Величину воздушного зазора выбирают из таблицы 4.1.8 с учетом противоречивых требований, так как, с одной стороны, при увеличении воздушного зазора уменьшается коэффициент мощности, а с другой — увеличиваются фактический КПД и надежность двигателя, снижается нагрев обмоток, уменьшаются добавочные потери, уровень шума и вибраций магнитного происхождения, возможность задевания ротора о статор.
Таблица 4.1.8 — Средние значения воздушного зазора.
Для высот осей вращения h ?71 мм внутренний диаметр листов ротора рассчитывается по формуле:
D 2 ? 0,23DH 1 ? 0,23*359 ? 82мм
Для улучшения охлаждения, уменьшения массы и динамического момента инерции ротора в сердечниках ротора с h ?250мм предусматривают круглые аксиальные вентиляционные каналы. У двигателей с меньшей высотой оси вращения аксиальные каналы обычно не предусматривают из-за
Длину сердечника ротора l 2 принимают равной длине сердечника статора l 1 для h? 250 мм, а для h >250 мм 1 2 = l 1 + 5 мм. Радиальные вентиляционные каналы в роторе выполняют при l 2 >350 мм. Количество, размеры и расположение этих каналов в роторе такое же, как в сердечнике статора.
Следовательно, принимаем l 2 = l 1 =245мм.
Количество пазов z 2 для двигателей с короткозамкнутым ротором выбирают в зависимости от z 1 и наличия скоса пазов в роторе. В таблице 4.1.9 приведены рекомендуемые количества пазов z 2 . Соотношения получены в результате теоретических и экспериментальных исследований. Отступление от рекомендованных соотношений z 1/ z 2 может привести к недопустимым провалам в характеристике пускового момента, к повышенным шумам и вибрациям.
Таблица 4.1.9 — Рекомендуемые количества пазов z 2
В таблице 4.1.10 приведены соотношения количества пазов z 1/ z 2 , принятые в серии 4А.
Таблица 4.1.10 — Соотношения количества пазов z 1/ z 2 , принятые в серии 4А.
Исходя из наших данных, выбираем z 1 = 36 и z2 = 28.
