Проектирование трехфазного асинхронного двигателя

5.3. Подшипниковые щиты и крышки.

Литые из чугуна

5.4 Вентиляторы

Только внешний  литой из алюминиевого сплава.

5.5 Кожух наружного вентилятора

Штампованный  из стального проката.

5.6. Крепление статора к станине.

Фиксируется стопорными винтами.

5.7. Крепление ротора к валу.

Горячая посадка  на вал.

 

5.8. Расчет габаритных и конструктивных размеров.

 

Длина станины l_С = l₁ + 2l_ВЫЛ1=0,194+2∙0,0574=0,309м.

Толщина станины: . Принимаем Н=6мм.

Высота  продольных ребер охлаждения, как  внешних, так и внутренних, в большинстве  случаев может быть определена по формуле: h_Р ≈ 0,1 ≈0,1∙180=18мм,

где h – высота оси вращения.

Машины  средней мощности с вертикально-горизонтальным внешним оребрением (АИ) имеют по 6 вертикальных ребер вверху и внизу  машины и по 12 горизонтальных ребер  по бокам машины, всего N_Р = 36.

Установочные  размеры проектируемой машины:

h=180мм, допуск -0,5мм.

b₁₀=279мм,

Условное  обозначение длины сердечника М, l₁₀=241мм, l₃₁=121мм, d₁₀=15мм.

Крепление подшипникового щита шестью болтами М12, подшипниковой крышки – тремя.

Максимальный  крутящий момент:

 

Размеры вала машины, в зависимости от величины максимального момента приведены в таблице 4.

Таблица 4

MКР, Н·м	d1, мм	d2, мм	d3, мм	l1, мм
630	65	70	82	140

Высота  КЗ-кольца h_кл=33мм, тогда D_{внут.кз.кл.}= D₂-2 h_кл=220,35-2∙33=154мм> d₃.

Принимаем увеличение внутреннего диаметра ротора до D_j= d₃=82мм. Это приведет к уменьшению спинки ротора h_j=42,9 (было 48,9), что незначительно отразится на электромагнитной индукции.

Линейные  размеры шпонок, применяемых для  крепления элементов сочленения с приводом и устанавливаемых  на выходном конце цилиндрического  вала в соответствии с исполнением  по монтажу IM1001 и ГОСТ 8788-68 (Таблица 5).

Таблица 5

d, мм	b, мм	h, мм	t, мм
65	18	11	7

 

Длину призматической шпоноки l, мм, выбирают из стандартного ряда (ГОСТ 8789-68). Для выступающего конца цилиндрического вала электродвигателей она должна быть не менее ⅔l₁=93,3мм. Принимаем l_шп1=110мм. Для выходной части вала под вентиляторомшпонка должна быть не менее: ⅔l_вых.2=23,3мм. Принимаем l_шп2=35мм.

 

5.9. Выбор подшипников.

Шарикоподшипники  радиальные однорядные средней серии.

Условное  обозначение 314, d=70мм, D=150мм, В=35мм, С=80,2 кН, С₀=63,2 кН, n=4000 об/мин.

Подшипниковая крышка: внутренний диаметр

Диаметр крепительных болтов . Из стандартного ряда выбираем d_Б=10мм.

При количестве болтов крепления, равном трем, применяются  подшипниковые крышки с ушками для  болтов крепления. Их габаритные размеры:

D₁ = 1,1D=1,1∙150=165мм, D₀ = 1,2D=1,2∙150=180мм, .

Толщина стенок подшипниковых крышек:

. Принимаем Н=6мм.

С учетом того, что подшипники электродвигателей  чаще всего устанавливаются горячей  посадкой на вал, между внешней подшипниковой  крышкой и подшипником переднего подшипникового щита предусматривается зазор 1…2 мм. Это делается для того, чтобы избежать деформации вала от его линейного расширения в процессе нагревания при работе электродвигателя.

В машинах закрытого исполнения с h = 180…355 мм для 4А и с h = 132…250 для АИР крепление статора к станине осуществляется фиксацией потайными стопорными винтами. Винты устанавливаются по два в ряд и равномерно распределены по окружности статора. Число и диаметр винтов по окружности статора соответствует числу и диаметру болтов крепления подшипниковых щитов.

Глубина завинчивания крепительных болтов крышек не менее .

Глубина завинчивания стопорных винтов не менее 

Разница между минимальной глубиной завинчивания (15мм) и высотой спинки статора(h_а=16,65мм) составляет менее 2…3 мм, следовательно, необходимо осуществлять крепление статора нажимными кольцами.

В машинах закрытого исполнения с IC0141 за задним подшипниковым щитом на стороне, обратной выходному концу вала, устанавливается вентилятор внешнего обдува. Алюминиевые вентиляторы выполняются с посадкой на чугунную призматическую шпонку с фиксацией заплечиком заднего выходного конца вала и стопорным кольцом. Вентилятор внешнего обдува закрывается кожухом с отверстиями для прохода наружного воздуха. Кожух крепится к заднему подшипниковому щиту или к станине болтами. Диаметр болтов соответствует диаметру, принятому для крепления подшипниковых щитов, а их количество – числу болтов для крепления подшипниковых крышек. Осуществляем крепление кожуха вентилятора тремя болтами диаметром М12.

Диаметр заземляющих болтов – М8.

Массу асинхронного двигателя приблизительно можно  определить по формуле:

m ≈ k_m h³=27500∙ 0,18³=178кг

где h – высота оси вращения, в метрахk_m = 25000…30000 кг/м³ при h = 90…180 мм.

Винты грузовые (рым-болты) в соответствии с ГОСТ 4751-67 (Таблица 6).

Таблица 6

d, мм	Размеры, мм								Масса машины, кг
	d1	d2	d3	d4	h	h1	l	l1
М10	45	25	10	25	16	8	21	≥ 15	≤ 200

 

Для подключения  двигателя к электрической сети в машинах серии 4А и АИ используются закрытые коробки выводов. При h ≤ 250 мм коробки изготавливаются из литого алюминия толщиной 3 мм и располагаются сверху

 

станины со стороны выходного вала машины. Для цилиндрических станин угол установки коробки выводов – 12º…15º от горизонтали.

Ориентировочные размеры коробок  выводов асинхронных двигателей представлены в таблице 7. Диаметр шпильки выбираем по допустимой величине тока, равной I_доп=I_{ном=31,7А.}

Таблица 7

Диаметр шпильки dШ, мм	Допустимая величина тока, А	Приблизительные размеры коробки выводов
	Шпилька латунная
М6	40	Расстояние между соседними шпильками   4,5 dШ =27мм	Внешние длина и ширина коробки выводов 18 dШ =108мм	Внешняя высота коробки от точки установки 9 dШ =54мм	Внутренний диаметр трубки для кабеля   3,5 dШ =21мм

Крепление коробки  выводов к станине осуществляется тремя или четырьмя болтами диаметром, аналогичным диаметру болтов крепления подшипниковых крышек d_Б. Крышка коробки выводов в зависимости от конструкции крепится двумя, тремя или четырьмя аналогичными болтами.

 

6. Сравнительный анализ спроектированного  двигателя.

Таблица сравнения характеристик.

Таблица 8

Тип двигателя	PН, кВт	nН, об/мин	ηН, о.е.	cos φН, о.е.	Mпуск ────── MН	Mmax ────── MН	Iпуск ────── IН
442М	15	727	0,94	0,767	1	2,53	4,57
АИР180М8	15	725	0,875	0,79	2,1	2,8	6,7

 

Анализируя данные таблицы 8 можно отметить, что двигатель, спроектированный в соответствии с техническим заданием, по сравнению с аналогом имеет меньшую кратность пускового тока, больший коэффициент полезного действия и уменьшенное значение коэффициента мощности в номинальном режиме работы. Это может быть объяснено выбором большего сечения проводников обмотки статора по сравнению с сечением, применяемым в серийно выпускаемом двигателе. Как следствие – обмотка статора имеет меньшее активное сопротивление. При протекании номинального тока в обмотке статора имеет место уменьшение тепловых потерь, что повышает КПД двигателя.

В свою очередь, поскольку обмотка статора занимает большую площадь, увеличивается величина магнитной индукции в зубцах статора, что непременно повышает общее магнитное сопротивление магнитопровода и величину тока намагничивания. Как следствие – уменьшается коэффициент мощности в режиме холостого хода и номинальном режиме работы.

 

7. Приложение

 

 

7.1Эскизы пазов статора и ротора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Библиографический список

 

 

1. Проектирование электрических  машин: Учебник для вузов / И.П.  Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев; Под ред. И.П.  Копылова. – 3-е изд., испр. и доп.  – М.: Высш. шк., 2002. – 757 с.

2. Альбом чертежей электрических  машин: Метод. руководство к  курсовому и дипломному проектированию  эл. машин / М.Е. Поволоцкий, В.А.  Кузнецов, М.Л. Костырев. – Сызрань, 1977. – 59 с.

3. Проектирование трехфазного асинхронного двигателя: Метод. пособ. / А.Н. Бирюков, С.М. Воронин; Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2005 - 54с.