ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Вопрос 2.1. Что такое «правильно сконструированный вал» электрической машины?

Ответ: он должен быть достаточно прочным, достаточно жестким и критическая частота вращения его должна быть значительно больше рабочих частот вращения (при жестком вале).

 

Вопрос 2.2. Поясните, что такое «вал достаточно прочный»?

Ответ: вал, выдерживающий все действующие на него нагрузки без проявления остаточных деформаций.

 

Вопрос 2.3. Поясните, что такое «вал достаточно жесткий»? 

Ответ: такой вал, у которого при работе электрической машины результирующий прогиб не превышает предельно допустимого.

 

Вопрос 2.4. Что такое «критическая частота вращения вала»?

Ответ: при этой частоте вращения вынуждающая сила небаланса

имеет частоту, равную частоте собственных поперечных колебаний вала, резко увеличивается прогиб вала и вибрация электрической машины (наступает явление резонанса).

 

Вопрос 2.5. Назовите наиболее распространенный материал для изготовления вала электрической машины.

Ответ: углеродистые стали, преимущественно из стали марки 45, для повышения механических свойств их подвергают термической обработке.

 

Вопрос 2.6. Перечислите воздействия, которые испытывает вал электрической машины (IM1001) при работе.

Ответ: масса вращающихся частей, вращающий момент, изгибающие силы передачи, силы одностороннего магнитного притяжения, силы небаланса вращающихся частей, усилия при появлении крутильных колебаний.

 

Вопрос 2.7. Какую форму имеет вал электрической машины?

Ответ: ступенчатую цилиндрическую форму с большим диаметром в месте посадки магнитопровода ротора, если для фиксации положения пакета магнитопровода ротора на валу не предусматривается упорный буртик.

 

Вопрос 2.8.От чего зависит число ступеней вала электрической машины?

Ответ: от количества узлов электрической машины, размещаемых на нем (сердечник, подшипники, вентилятор и т.д.).

 

Вопрос 2.9. Как предупредить недопустимую концентрацию напряжений в местах перехода с одного диаметра вала на другой?

Ответ: предусматриваются закругления (галтели) максимально возможного радиуса, отношение диаметров соседних ступеней должно быть не более 1,3.

 

Вопрос 2.10. Какой величиной нормируется радиус галтели?

Ответ: отношение радиуса галтели к меньшему диаметру вала должно быть больше 0,05 ,т.е. больше 5%.

 

Вопрос 2.11. Какой величиной нормируется соотношение диаметров соседних ступеней вала электрической машины?

Ответ: не следует применять отношение диаметров соседних ступеней вала более 1,3.

 

Вопрос 2.12. Какую форму может иметь выступающий конец вала электрической машины?

Ответ: цилиндрическую (широко применяемую) и коническую.

 

Вопрос 2.13. Что располагается на выступающем конце вала электрической машины и чем закрепляется?

Ответ: полумуфта (шкив или шестерня), закрепляемая шпонкой.

 

Вопрос 2.14. Как на этапе конструирования вала электрической машины упростить его обработку, если на нем имеется ряд шпонок для закрепления различных узлов, размещаемых на нем?

Ответ: в целях упрощения обработки вала ширину всех шпонок брать такой же, как у выступающего конца.

 

Вопрос 2.15. Какими соображениями руководствуются при выборе размеров выступающего цилиндрического конца вала электрической машины?

Ответ: должны быть выбраны стандартными (в соответствии с ГОСТами) с учетом величины вращающего момента М.

 

Вопрос 2.16. Какими соображениями руководствуются при выборе размеров шеек вала электрической машины, на которых размещаются подшипники?

Ответ: они должны быть согласованы с размерами подшипников.

 

Вопрос 2.17. Чем вызван прогиб вала электрической машины (IM 1001)?

Ответ:  

· сосредоточенной силой посередине длины магнитопровода, равной массе активной стали ротора с обмоткой и коллектором (в машине постоянного тока) и массе участка вала под ним;

· поперечными силами, приложенными к выступающему концу вала и вызванными натяжением ремня (или давлением на зубец шестерни, или неточностью сопряжения валов и изготовлением деталей муфты);

· силами одностороннего магнитного притяжения, если ротор смещен из центрального положения по отношению к внутренней поверхности статора.

 

Вопрос 2.18. Назовите допустимый результирующий прогиб вала асинхронной электрической машины при различных видах передачи.

Ответ: 10% для передач зубчатой, ременной, упругой муфтой.

 

Вопрос 2.19. Назовите допустимый результирующий прогиб вала синхронной электрической машины при различных видах передачи.

Ответ: 7% (зубчатая передача), 8% (упругая муфта), 10% (ременная передача).

 

Вопрос 2.20. Назовите допустимый результирующий прогиб вала электрической машины постоянного тока при различных видах передачи.

Ответ: 5% (зубчатая передача), 6% (упругая муфта), 10% (ременная передача).

 

Вопрос 2.21.Что определяется при расчете вала электрической машины на жесткость?

Ответ: результирующий прогиб вала и его сравнение с допустимым прогибом.

 

Вопрос 2.22. Что определяется при расчете вала электрической машины на прочность?

Ответ: приведенное напряжение при совместном действии изгиба и кручения для наиболее нагруженного сечения и его сравнение с пределом текучести на растяжение материала вала.

 

Вопрос 2.23. Чему равен предел текучести на растяжение такого материала для валов электрических машин, как Ст.45?

Ответ: 360 МПа.

 

Вопрос 2.24. Запишите критерий достаточной прочности вала электрической машины.

Ответ: σ_пр≤ 0,7σ_т , где σ_пр- приведенное напряжение при совместном действии изгиба и кручения для наиболее нагруженного сечения; σ_т - предел текучести на растяжение качественной стали.

 

Вопрос 2.25. Перечислите составляющие механического расчета вала электрической машины.

Ответ: расчеты на жесткость и прочность и расчет критической частоты вращения вала.

 

Вопрос 2.26. Какой материал используется для изготовления сердечников электрических машин переменного тока?

Ответ: холоднокатаная изотропная электротехническая сталь.

 

Вопрос 2.27. Как крепится на валу сердечник ротора асинхронной машины, если ротор короткозамкнутый?

Ответ:

· на гладкий вал горячей посадкой (ротор короткозамкнутый литой при h ≤ 250 мм и D ₂ до 200- 300 м );

· шпонка + пружинное кольцо (втулк ), если ротор короткозамкнутый литой (h ≥ 280 мм, D ₂ > 200 – 300 мм), короткозамкнутый сварной.

 

Вопрос 2.28. Как крепится на валу сердечник ротора асинхронной машины, если ротор фазный?

Ответ: при помощи шпонки, пружинного кольца (втулок) или кольцевой шпонки.

 

Вопрос 2.29. Как крепится на валу магнитопровод ротора машины постоянного тока?

Ответ: при помощи шпонки, пружинного кольца (втулок) или кольцевой шпонки.

 

Вопрос 2.30. Назовите условие высококачественной заливки пазов алюминием.

Ответ:

· для асинхронных машин с h ≤ 132мм b ₂ ≥ 1,5 – 2,0 мм;

· для асинхронных машин с h ≥ 160 мм b ₂ ≥ 2,5 – 3,0 мм,

где b₂ – диаметр нижней части паза ротора.

 

Вопрос 2.31. Для чего предусматривают на короткозамыающем кольце ротора штыри или пазы?

Ответ: для размещения балансировочных грузиков.

 

Вопрос 2.32. Какие пазы имеет сердечник фазного ротора асинхронного двигателя?

Ответ:

· полузакрытые овальные (h ≤ 225мм);

· полузакрытые прямоугольные (h > 225 мм).

 

Вопрос 2.33. В чем состоит проверка механической прочности зубцов магнитопровода ротора?

Ответ: рассчитывается напряжение растяжения от центробежной силы собственного веса зубца, веса обмотки и изоляции, лежащих в пазу.

 

Вопрос 2.34. Запишите критерий (условие) достаточной механической прочности зубцов магнитопровода ротора.

Ответ: σ < 0,7 120 МПа, где σ - механическое напряжение растяжения от центробежной силы собственного веса зубца, веса обмотки и изоляции, лежащих в пазу.

 

Вопрос 2.35. В чем состоит проверка механической прочности магнитопровода ротора?

Ответ: рассчитывается напряжение растяжения от центробежных сил для минимального сечения ярма (сечения, ослабленного шпоночной канавкой и вентиляционными отверстиями).

 

Вопрос 2.36.Запишите критерий (условие) достаточной механической прочности магнитопровода ротора.

Ответ: σ < 0,7∙120 МПа, где σ - механическое напряжение растяжения от центробежных сил для сечения ярма, ослабленного шпоночной канавкой и вентиляционными отверстиями.

 

Вопрос 2.37. В чем состоит проверка механической прочности призматической шпонки ротора?

Ответ: рассчитывается механическое напряжение смятия.

 

Вопрос 2.38 .Запишите критерий достаточной механической прочности призматической шпонки ротора.

Ответ: σ < 0,7∙150 МПа, где σ - механическое напряжение смятия шпонки.

 

Вопрос 2.39. В чем состоит проверка механической прочности кольцевой шпонки ротора?

Ответ: рассчитывается напряжение на срез под действием упругости пакета магнитопровода и соответственно усилия сдвига вдоль оси ротора.

 

Вопрос 2.40 .Запишите критерий (условие) достаточной механической прочности кольцевой шпонки ротора.

Ответ: τ < 0.7∙60 МПа, где τ - механическое напряжение на срез кольцевой шпонки от усилия сдвига вдоль оси ротора под действием упругости пакета магнитопровода.

 

Вопрос 2.41. В чем состоит назначение бандажей и клиньев обмотки ротора электрической машины?

Ответ: предотвратить перемещение в радиальном направлении обмотки ротора под действием центробежных сил.

 

Вопрос 2.42. Какой материал применяется для бандажей лобовых частей обмотки ротора?

Ответ: проволока или стеклолента.

 

Вопрос 2.43. У каких электрических машин и для каких пазов используются клинья крепления активной части обмотки ротора?

Ответ: у асинхронных, у машин постоянного тока при открытых и полузакрытых пазах.

 

Вопрос 2.44. Какие материалы применяются для клиньев крепления активной части обмотки ротора?

Ответ: гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, дерево (бук, клен, ясень), алюминий.

 

Вопрос 2.45. Преимущества применения бандажей пазовых частей обмотки ротора (якоря).

Ответ: позволяет уменьшить высоту зубца ротора, что уменьшает магнитное напряжение зубцов и потери при их перемагничивании.

 

Вопрос 2.46.Когда для бандажей пазовых частей обмотки ротора

(якоря) применяется стальная немагнитная проволока?

Ответ: при частотах перемагничивания более 50 Гц и в напряженных по коммутации электрических машинах.

 

Вопрос 2.47. В чем состоит механический расчет бандажа из стальной проволоки?

Ответ: рассчитывается число витков бандажа с учетом допустимого напряжения растяжения для стальной бандажной проволоки.

 

Вопрос 2.48. Назовите допустимое напряжение растяжения для стальной бандажной проволоки.

Ответ: σ_доп = 450 МПа.

 

Вопрос 2.49. Как укрепляются бандажи из стальной проволоки, располагаемые на сердечнике?

Ответ: для укрепления по ширине применяют скрепки из белой жести шириной 8-15 мм, припаиваемые оловянным припоем.

 

Вопрос 2.50. Как изолируется проволочный бандаж от обмотки якоря?

Ответ: подкладывают миканит толщиной 0,3 ÷ 0,4 мм.

 

Вопрос 2.51. В чем состоит механический расчет бандажа из стеклоленты?

Ответ: рассчитывается число витков бандажа с учетом допустимого напряжения растяжения в зависимости от класса нагревостойкости.

 

Вопрос 2.52. Назовите допустимое напряжение растяжения бандажа из стеклоленты для классов нагревостойкости В и F.

Ответ:

· σ_доп = 150 МПа – класс нагревостойкости В;

· σ_доп = 130 МПа – класс нагревостойкости F.

 

Вопрос 2.53. Назовите глубину бандажных канавок на сердечнике якоря (ротора) для размещения бандажа из стеклоленты.

Ответ: 2 – 3,5 мм.

 

Вопрос 2.54. Какие расчеты проводят при механическом расчете клиньев открытого паза ротора электрической машины?

Ответ: расчеты на изгиб и на срез.

 

Вопрос 2.55. Назовите допустимое напряжение на изгиб клина открытого паза ротора из гетинакса и из текстолита.

Ответ:

· σ_доп = 20 МПа – гетинакс;

· σ_доп = 35 МПа – текстолит.

 

Вопрос 2.56. Назовите допустимое напряжение на изгиб дерева поперек и вдоль волокон для клина открытого паза ротора.

Ответ:

· σ_доп = 8 МПа – поперек волокон;

· σ_доп = 4 МПа – вдоль волокон .

 

Вопрос 2.57. Назовите допустимое напряжение на срез клина открытого паза ротора из гетинакса и из текстолита.

Ответ:

· τ_доп = 10 МПа – гетинакс;

· τ_доп = 15 МПа – текстолит.

 

Вопрос 2.58. Назовите допустимое напряжение на срез клина из дерева поперек и вдоль волокон для открытого паза ротора.

Ответ:

· τ_доп = 4 МПа – поперек волокон;

· τ_доп = 2 МПа – вдоль волокон.

 

Вопрос 2.59. Материал контактных колец электрических машин.

Ответ: сталь, чугун, латунь, медь.

 

Вопрос 2.60. Назначение контактных колец в синхронных и асинхронных электрических машинах.

Ответ:

· в синхронных – для подключения обмотки возбуждения к возбудителю (два);

· в асинхронных – для подключения, в частности, пускового реостата к обмотке ротора (три).

 

Вопрос 2.61. Расположение контактных колец в электрической машине.

Ответ:

· между магнитопроводом ротора и подшипниковым щитом на валу;

· за подшипниковым щитом на валу.

 

Вопрос 2.62. В чем состоит механический расчет контактных колец электрической машины?

Ответ: рассчитывается механическое напряжение растяжения в сечении, ослабленном отверстием шпильки, под действием центробежной силы кольца.

 

Вопрос 2.63. Допустимое напряжение растяжения в контактном кольце из стали и из латуни.

Ответ:

· σ_доп < 150 МПа – из стали;

· σ_доп < 75 МПа – из латуни.

 

Вопрос 2.64. От чего зависит и чему равен предельный диаметральный износ контактных колец электрических машин?

Ответ: зависит от наружного диаметра контактного кольца: 8 мм – для кольца диаметром до 100 мм, 12 мм – для кольца диаметром 100 – 250 мм, 16 мм – для кольца диаметром свыше 250 мм.

 

Вопрос 2.65. Какому месту возможного расположения контактных колец отдается предпочтение и почему?

Ответ: располагают на валу электрической машины за подшипниковым щитом,что позволяет выполнить оба подшипниковых щита одинаковыми и устранить опасность попадания на обмотки щеточной пыли.

 

Вопрос 2.66. Для чего наружный диаметр контактных колец принимают меньше наружного диаметра подшипника качения?

Ответ: чтобы коробка контактных колец и подшипниковый щит электрической машины могли быть сняты при разборке без предварительного съема контактных колец с вала.

 

Вопрос 2.67. Назовите способы крепления пластин коллекторов.

Ответ: нажимными конусными фланцами и конструкционной пластмассой.

 

Вопрос 2.68. Из какого материала изготовляются пластины коллектора?

Ответ: из твердотянутой меди трапецеидального сечения толщиной 3 ÷ 15 мм.

 

Вопрос 2.69. Как изолируют коллекторные пластины друг от друга?

Ответ: прокладками из специального коллекторного миканита толщиной 0,8 ÷ 1,5 мм.

 

Вопрос 2.70. Поясните арочную конструкцию коллектора.

Ответ: нажим конусных фланцев осуществляется только на ласточкины хвосты коллекторных пластин.

 

Вопрос 2.71. Поясните клиновидную конструкцию коллектора.

Ответ: нажим конусных фланцев осуществляется на ласточкины хвосты и на концы коллекторных пластин.

 

Вопрос 2.72. Какие конструкции имеют коллекторы, скрепляемые нажимными конусными фланцами , какой их них отдается предпочтение?

Ответ: арочные и клиновидные, наибольшее распространение получили арочные коллекторы, как более технологичные.

 

Вопрос 2.73. Когда не рекомендуется применять затяжку нажимных конусных фланцев кольцевой гайкой и почему?

Ответ: в коллекторах с общей длиной более 200 мм и при диаметрах свыше 200 ÷ 250 мм, в этом случае при нагреве пластин из-за температурной деформации происходит бочкообразный выгиб пластин.

 

Вопрос 2.74. Как стягиваются нажимные конусные фланцы у коллекторов с большими диаметрами?

Ответ: при диаметрах коллекторов свыше 200 ÷ 250 мм стягиваются стальными шпильками.

 

Вопрос 2.75. В чем состоит механический расчет консольной части коллекторной пластины коллектора с нажимными конусными фланцами?

Ответ: рассчитывается напряжение изгиба от совместного действия центробежной силы консольной части и радиальной составляющей силы арочного распора.

 

Вопрос 2.76. Назовите допустимое напряжение на изгиб консольной части пластины медного коллектора с нажимными конусными фланцами.

Ответ: σ_к ≤120 МПа.

 

Вопрос 2.77. Какой принимается величина радиального износа коллекторных пластин при механическом расчете?

Ответ: (20 ÷ 40) % от высоты консольной части h ₂.

 

Вопрос 2.78. Чем вызывается напряжение изгиба в консольной части коллекторной пластины у коллектора с нажимными конусными фланцами.

Ответ: Центробежной силой консольной части и радиальной составляющей силы арочного распора.

 

Вопрос 2.79. В чем состоит механический расчет хвостовой части коллекторной пластины коллектора с нажимными конусными фланцами?

Ответ: рассчитывается напряжение изгиба в сечении.

 

Вопрос 2.80. Назовите допустимое напряжение на изгиб хвостовой части коллекторной пластины медного коллектора с нажимными конусными фланцами.

Ответ: σ_х ≤120 МПа.

 

Вопрос 2.81. Чем вызывается напряжение изгиба в хвостовой части коллекторной пластины у коллектора с нажимными конусными фланцами.

Ответ: центробежной силой всей коллекторной пластины и радиальной составляющей силы арочного распора с учетом боковой поверхности всей пластины.

 

Вопрос 2.82. В чем состоит механический расчет миканитовых манжет у коллектора с нажимными конусными фланцами?

Ответ: рассчитывается напряжение сжатия.

 

Вопрос 2.83. Назовите допустимое напряжение сжатия миканитовых манжет у коллектора с нажимными конусными фланцами.

Ответ: σ_м ≤ 50 МПа.

 

Вопрос 2.84. В чем состоит механический расчет болтов (шпилек) крепления коллекторных пластин у коллектора с нажимными конусными фланцами?

Ответ: рассчитывается напряжение растяжения σ_Б.

 

Вопрос 2.85. Назовите допустимое напряжение растяжения стяжных болтов (шпилек).

Ответ: σ_Б ≤ 300 МПа.

 

Вопрос 2.86. В чем состоит механический расчет кольцевой гайки крепления коллекторных пластин у коллектора с нажимными конусными фланцами?

Ответ: рассчитывается напряжение на срез витков резьбы гайки от силы запрессовки.

 

Вопрос 2.87. Назовите допустимое напряжение на срез витков резьбы кольцевой гайки у коллектора с нажимными конусными фланцами.

Ответ: σ_г ≤ 80 МПа.

 

Вопрос 2.88. Как учитывают при механическом расчете коллектора возникновение при его нагреве дополнительных напряжений вследствие неодинакового расширения меди и стали?

Ответ: механические напряжения умножаются на коэффициент 1,1 ÷ 1,2.

 

Вопрос 2.89. В чем состоит механический расчет пластмассового кольца у коллектора на пластмассе?

Ответ: рассчитывается напряжение растяжения, вызванное радиальной деформацией.

 

Вопрос 2.90. Назовите допустимое напряжение растяжения пластмассового кольца коллектора на пластмассе.

Ответ:

· σ_пл ≤ 20 МПа для пластмассы К6;

· σ_пл ≤ 80 МПа для пластмассы АГ – 4с.

 

Вопрос 2.91. Назовите допустимое напряжение среза хвостовой части медной пластины коллектора на пластмассе.

Ответ: τ ≤ 120 МПа.

 

Глава 3

---

Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 858; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!