Пояснительная записка ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. ПЗ_ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ_Барабанов_48Е. Проектирование тягового электрического двигателя пульсирующего тока

• Название: Проектирование тягового электрического двигателя пульсирующего тока
• Анкор: Пояснительная записка ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
• Дата: 01.11.2022
• Размер: 2.85 Mb.
• Имя файла: ПЗ_ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ_Барабанов_48Е.doc
• Тип: Реферат; #765684
• страница: 8 из 8

Полученное превышение температуры меди обмотки катушки над окружающим воздухом не превышает ограничения для изоляции класса В.

10 Механический расчет клиньев и стеклобандажей, укрепляющих обмотку якоря

10.1 Расчет клиньев
Клиновое крепление пазовой части обмотки якоря применяют при окружных скоростях якоря свыше 30 – 35 м/с. Материал клиньев ТЭД – гетинакс, текстолит и стеклотекстолит. Размеры такого клина приведены в таблице 9.3 из [2].

Для повышения стойкости штампов в конструкции замковой части паза избегают острых углов.

Клин нагружен центробежной силой от веса активной части обмотки паза. Так как эта нагрузка распределена вдоль паза равномерно, расчет обычно ведут на 1 см его длины. Центробежной силой самого клина по ее малости пренебрегают.

Расчет клина ведут на изгиб, как балки, свободно лежащей на двух опорах с расстоянием между ними b_к, силой С, приложенной посередине.

Наибольшее напряжение, возникающее в этом месте, рассчитываем по формуле (9.91) из [2], кгс/см²:

, (10.1)

где h_к – высота клина (h_к = 4 мм);

b_к – ширина клина, рассчитываемая по формуле, мм:

, (10.2)

где b_п – ширина паза якоря, мм.

По формуле (10.2) получаем:

мм.

Кроме того, проверяем напряжение на срез боковых опорных участков клина по формуле (9.92) из [2], кгс/см²:

, (10.3)

где h₀ = 3,5 мм (из табл.9.3 из [2] при h_к = 4 мм).

Центробежную силу от обмотки с изоляцией, заложенной в паз на 1 см длины сердечника якоря рассчитываем по формуле (9.93) из [2], кгс/см:

, (10.4)

где n_исп = 2221 об/мин – испытательная частота вращения, об/мин;

m₀ – масса обмотки с изоляцией в пазу, приходящаяся на 1 см его длины, рассчитываемая по формуле (9.94) из [2], кг:

, (10.5)

где h_м, b_м – размеры голого проводника, см;

N_z – число проводников в пазу;

8,9 – плотность меди, г/см³;

2 – плотность изоляции, г/см³.

Произведя расчет по формулам (10.5), (10.4), (10.3) и (10.1), получаем:

кг;

кгс/см;

кгс/см²;

кгс/см².

Наметку толщины клина выполняем по формуле:

, (10.6)

Получаем:

см.

Выбранный клин удовлетворяет условию на изгиб.
10.2 Расчет стеклобандажей
Материал бандажей – лента из стекловолокна, которую изготавливают из непрерывных, параллельно ориентированных стеклонитей и пропитывают полиэфирной смолой.

Благодаря правильной ориентации нитей нагрузка между ними распределена равномерно, что и обеспечивает высокую прочность. Полиэфирная смола после окончательного затвердевания скрепляет нити и слои ленты, образуя монолитный бандаж. Используют стеклобандажную ленту ЛСБ (ТУ6-1122 – 70) при изоляции обмотки классов B и F с пределом прочности в исходном состоянии кгс/мм² толщиной мм и шириной = 16; 18; 20 мм. Допускаемое напряжение от действия центробежной силы обмотки кгс/мм².

При расчете бандаж рассматривают как тонкое вращающееся кольцо, в сечениях которого возникает напряжение от действия ц.б.с. удерживаемой обмотки. Отдельные участки обмотки (пазовая и лобовые части) рассматривают отдельно, как не связанные.

Массой самого бандажа по ее малости пренебрегают.

Расчет бандажа заключается в определении числа его витков, исходя из указанного выше допускаемого напряжения.

Центробежную силу части обмотки, уложенной в пазах сердечника якоря длиной l_a определяем по формуле (9.93’) из [2], кгс:

. (10.7)

Центробежной силе С можно придать следующее геометрическое толкование.

На каждый элемент бандажа действует радиально элементарная ц.б.с. . Полная ц.б.с. является геометрической суммой этих элементарных ц.б.с. и представляет собой замкнутую окружность с диаметром, рассчитываемым по формуле (9.95) из [2], кгс:

. (10.8)

Диаметр определяет силу R, как геометрическую сумму элементарных сил полубандажа, под влиянием которой одна половина бандажа стремится оторваться от другой. Отбросив одну из этих половин и заменив ее действие тангенциальными силами Т, приложенными в сечениях АА и ВВ (рас. 9.14, а из [2]), из условия равновесия получим R = 2T.

Исходя из всего этого и используя формулы (10.7) и (10.8), получаем формулу нахождения тангенциальных сил (9.97) из [2], кгс:

, (10.9)

где n_исп = 2221 об/мин – испытательная частота вращения, об/мин;

m_оп – масса обмотки с изоляцией на этом участке, рассчитываемая по формуле (9.94’) из [2], кг:

, (10.10)

где Z – число пазов якоря.

Рассчитывая формулы (10.10) и (10.9), получаем:

кг;

кгс.

Число витков бандажа на пазовой части якоря определяем по формуле (9.98) из [2]:

, (10.11)

Принимая = 0,18 мм и = 16 мм, получаем:

.

Округляем число витков до ближайшего целого числа, получаем: .

Заключение

В данной курсовой работе спроектирован и рассчитан тяговый электродвигатель пульсирующего тока мощностью 690 кВт. Прототипом данной машины могут служить уже созданные и находящиеся в эксплуатации тяговые двигатели НБ-418К6. Спроектированная машина имеет высокий КПД, равный 0,937, высокий уровень выбранного класса изоляции. В отличие от прототипов имеет более лучшие удельные показатели по мощности и моменту.

Из-за тяжелых условий работы и жестких габаритных ограничений тяговые двигатели относят к машинам предельного использования. При проектировании данные требования были соблюдены. Тяговый электродвигатель имеет интенсивную независимую вентиляцию, которая позволяет надежно охлаждать её, тем самым позволяя работать во всем диапазоне регулирования.

Следует отметить, что, не смотря на достаточную надежность коллекторных машин, перспектива развития имеют асинхронные и синхронные электрические машины. Однако и здесь есть сложности в осуществлении данной компоновки. Асинхронные машины требуют высокой надежности преобразовательной техники и имеют относительно невысокий диапазон регулирования частоты. Решения этих вопросов перспектива ближайшего будущего.

Список используемой литературы

1. 
   Тяговые электрические машины. – Методические указания к выполнению курсового проекта / А. А. Бакланов, Ш. К. Исмаилов, Д. В. Мурзин. Омский гос. ун-т путей сообщения – Омск, 2011. – 78 с.
   
2. 
   Проектирование тяговых электрических машин / Под ред. М. Д. Находкина. Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1976. – 624 с.
   
3. 
   Захарченко Д. Д., Ротанов Н. А. Тяговые электрические машины. Учебник для вузов ж.-д. трансп. – М.: Транспорт, 1991. – 343 с.
   
4. 
   Тяговые электрические машины. Учебник / Под ред. Щербакова В.Г., Петрушина А.Д.. Изд. Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2016. – 641с.