где 5 л=я£кгк=я180-170=96-10 мм; а ол=22-10-5 Вт/(мм2-°С) (см. рис. 10.41).

14.21. Превышение температуры коллектора над температурой охлаждающей среды при входе воздуха со стороны коллектора (10.216)

Двкол = Двкол = 65,2°С.

Таким образом, тепловой расчет показал, что превышение температуры различных частей двигателя не превышает допустимых значений для изоляции класса нагревостойкости F.

Глава одиннадцатая

КОНСТРУИРОВАНИЕ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА 11.1. СТАНИНА И ПОЛЮСЫ

Станина. Станина выполняет две функции: она является корпусом машины и одновременно служит элементом ее магнитной системы. В машинах с высотой оси вращения /г200 мм станины обычно делают из стальных цельнотянутых труб, а в машинах с 225 мм - сварными из стальных листов, сворачивая их в цилиндр и накладывая продольный сварной шов. Ввиду того что магнитные свойства сварного шва ухудшены, станину располагают таким образом, чтобы шов находился на оси одного из главных полюсов.

Для уменьшения габаритов машины станине иногда придают многоугольную форму, при 2р=4 - восьмиугольную (рис. 11.1).

Площади поперечного сечения станины, полученная по расчету магнитной цепи машины, как правило, оказывается достаточной для обеспечения требуемой прочности и жесткости станины. При необходимости придания станине большей жесткости ее несколько удлиняют в сторону расположения коллектора. При этом удлиненная часть станины имеет меньшую толщину.

Станины имеют кольцевые центрирующие заточки (замки) для посадки подшипниковых щитов. Подшипниковые щиты крепят к станине болтами.

Вводное устройство (коробку выводов) располагают на верхней или боковой поверхности станины, в машинах с высотой оси вращения Л = 225ч-315 мм его располагают на торцевой нижней части подшипников щита со стороны коллектора.

Для удобства транспортировки и монтажа станины массой более 30 кг снабжают либо рым-болтами, вворачиваемыми в тело станины, либо специальными проушинами, привариваемыми к станине (см. рис. 10.1).

Главные полюсы. Главные полюсы делают шихтованными из штампованных листов электротехнической холоднокатаной стали толщиной 1 мм. Крайние листы (щеки) делают более толстыми (4-10 мм) с размерами несколько меньше размеров полюса. Листы каждого полюса, собранные в пакет, спрессовывают под дав-

лением 2,0-2,5 МПа и скрепляют заклепками, равномерно распределенными по поверхности полюса. Общая площадь заклепок должна быть не менее 2-10 общей площади поверхности листов полюса. При этом число заклепок должно быть не менее четырех. Заклепки вставляют в отверстия листов полюса, диаметр которых должен быть на 0,2 мм больше диаметра заклепки, и развальцовывают в конических углублениях крайних листов (рис. 11.2).

Рис. 11.1. Восьмигранная станина

Рнс. 11.2. Сердечник главного полюса

Главные полюсы крепят к станине болтами, вворачиваемыми в отверстия в теле шихтованного полюса (рис. 11.3, а\. В более крупных машинах, а также в машинах, подверженных вибрациям, полюсы крепят к станине болтами, вворачиваемыми в стальные стержни, вставленные в отверстия полюса (рис. 11.3, б).

Расчет болтов для крепления главных полюсов ведут по сдвигающей силе, Н, обусловленной действием электромагнитного момента, направленной перпендикулярно оси полюса:

(11.1)

где k - коэффициент нагрузки, принимают = 2-f-3; Мном - номинальный момент машины, Н-м [см. (10.172)].

Принимая коэффициент трения между станиной и главным полюсом равным 0,2, площадь поперечного сечения (по внутреннему диаметру резьбы) болтов, крепящих один полюс, мм, можно определить по формуле

Se = (F + 9,81/n )/0,2-10-60,

(11.2)

где /Пг,п - масса главного полюса с полюсной катушкой, кг; а - допустимое напряжение растяжения, для стали Ст 3 0=160 МПа, а для стали Ст 5 о = 200 МПа.

Рис. 11.3. Крепление главных полюсов к станине

Диаметр болта по внутреннему диаметру резьбы, мм,

6 = 2/57. (11.3)

где Лб - количество болтов на один полюс.

Полученное по (11.3) значение округляют до ближайшего большего стандартного значения.

Для предотвращения смещения полюса относительно станины число болтов, приходящихся на один полюс, должно быть не менее двух. Диаметр крепящего болта должен быть не менее 10- 12 мм, иначе возможен обрыв болта при его затяге.

Конструкция добавочных полюсов изложена в § 10.1. Для регулировки зазоров между добавочными полюсами и станиной при настройке коммутации в машине применяют прокладки, которые располагают между станиной и сердечником добавочного полюса. При /г<315 мм применяют прокладки из магнитной стали, а при /г315 мм магнитные прокладки чередуют с немагнитными.

Добавочные полюсы не участвуют в создании электромагнитного момента машины, поэтому расчет болтов для крепления добавочных полюсов производится лиЕгь по силе магнитного взаимодействия между добавочным полюсом и соседними главными полюсами. Болты, которые крепят добавочный полюс к станине, вворачивают либо в резьбовое отверстие непосредственно в сердечнике полюса, либо в резьбовое отверстие стальной полосы, вставленной в отверстие сердечника, аналогично креплению главного полюса (см. рис. 11.2). Часто в целях унификации для крепления добавочных полюсов применяют те же болты, что и для крепления главных полюсов.

11.2. СЕРДЕЧНИК И ОБМОТКА ЯКОРЯ

Сердечник якоря. Пакет сердечника якоря при 2600 мм насаживают непосредственно на вал. Для предотвращения распуше-ния пакета-сердечника якоря его крайние листы делают утолщенными путем соединения нескольких листов толщиной 0,5 мм точечной сваркой. Пакет якоря спрессовывают под давлением 1,5 МПа между двумя нажимными шайбами и затем запирают его на валу либо пружинным кольцом (рис. 11.4,а), закладываемым в кольцевую канавку вала, либо втулкой, насаживаемой на вал с горячей посадкой (рис. 11.4,6).

При высоте оси вращения /1200 мм нажимные шайбы снабжают обмоткодержателями, которые служат опорой для лобовых

частей обмотки якоря. В машинах с высотой оси вращения 315 мм обмоткодержатели чугунные литые, а при больших высотах - стальные сварные. Поверхность обмоткодержателей, на которую опирается лобовая часть обмотки, должна быть электрически изолирована.

Сердечники якорей со всыпными обмотками, не имеющие обмоткодержателей, изолируют по торцам текстолитовыми (при классе нагревостойкости В) или стеклотекстолитовыми (при классах F и

15 5 2

Рис. 11.4. Конструкция якоря при посадке сердечника непосредственно на вал:

/ сердечник; 2 - лобовые части обмотки; 3 - бандаж; 4 - нажимная шайба (обмоткодер-жатель); 5 - пружинное кольцо; 6 - втулка

И) шайбами. Части вала, к которым возможно прикосновение лобовых частей обмотки, изолируют пластмассовыми втулками.

Для предотвращения проворачивания сердечника якоря на валу при передаче вращающего момента применяют посадку сердечника на призматическую шпонку из стали Ст. 5.

Для образования радиальных вентиляционных каналов в сердечнике якоря применяют специальные распорки (рис. 11.5, а). Иногда для предотвращения выпадения распорок из вентиляционного канала сердечника якоря их делают изогнутыми (рис. 11.5, б).

Обмотка якоря. При вращении якоря на все его элементы действуют центробежные силы. Эти силы стремятся распушить лобовые части обмотки якоря и выбросить из пазов сердечника пазовые части обмотки. Для предотвращения этого применяют бандажи и клинья.

Бандаж накладывают на лобовые части обмотки якоря, а в некоторых конструкциях якоря с открытыми пазами - и на пазовые части обмотки якоря, располагая его в специальных кольцевых канавках на поверхности сердечника (рис. 11.6). Под бандаж подкла-дывают прокладку из миканита толщиной 0,5-1,0 мм и шириной на 10-15 мм больше ширины бандажа.

При окружных скоростях якоря U2>35 м/с применение бандажа на пазовой части обмотки становится нецелесообразным, так как по условиям прочности этот бандаж необходимо накладывать на значительную часть поверхности сердечника, что ухудшает условия охлаждения обмотки якоря. Кроме того, широкие кольцевые канавки на якоре увеличивают магнитное сопротивление основному магнитному потоку, что ведет к росту МДС обмотки возбуждения.

Наличие проволочного бандажа ведет к дополнительным потерям, а если этот бандаж выполнен магнитной проволокой, то это ухудшает коммутацию в машине. Исходя из перечисленных соображений в машинах с окружной скоростью якоря более 35 м/с для закрепления пазовых частей обмотки якоря применяют клинья.

Рис. 11.5. Конструк1ц1я распорок сердечника якоря

Рнс. 11.6. Расположение бандажа на якоре

Расчет бандажа. Бандаж испытывает напряжение растяжения от центроб%жных сил, действующих на элементы обмотки якоря и собственно на бандаж.

При бандаже из проволоки число витков бандажа

(И.4)

1000

где Go- масса обмотки якоря, кг; пал; - максимальная частота вращения якоря, об/мин; а - допускаемое напряжение растяжения, для проволоки 0 = 400 МПа; d -диаметр проволоки, принимают в зависимости от высоты оси вращения машины:

h, мм....... 200 225 250-280 315

d, мм.......0,5-0,8 1,0 1,5 2,0

При расчете бандажа для лобовой части обмотки в (П.4) подставляют вместо Go массу одной лобовой части обмотки, кг:

= 7,5.10-6 .Л2,т,

(П.5)

где <?эл - площадь поперечного сечения элементарного проводника обмотки якоря, мм; Л/дл - ЧИСЛО элементарных проводников в одном пазу якоря.

при расчете бандажа для пазовой части обмотки якоря в (П.4) вместо Go подставляют массу проводников и изоляции пазовой части обмотки, кг:

Go.n = [8-9 ?з. Лэл + 2.5 {Ь - Лзл)] h Ю - d -б) Число витков проволочного бандажа в одной кольцевой канавке якоря

а,к = [(а-о.2);1.->

где /б -длина кольцевой канавки, мм.

Рис. 11.7. Уравнительные соединения:

а - с наружной стороны коллектора; б -с внутрен- :. ней стороны коллектора

Рис. 11.8. Уравнительные соединения со стороны, противоположной коллектору:

а - в виде вилок; б - в виде колец

При расчете бандажа из стеклоленты в (11.4) следует вместо-коэффициента 11,3 подставить коэффициент 9,0, а в знаменателе вместо подставить л -площадь поперечного сечения ленты.

V Допустимое напряжение растяжения стеклоленты принимают для стеклоленты класса нагревостойкости В а=150 МПа, для стеклоленты классов нагревостойкости F и Н а=130 МПа.

Для бандажа используется стеклолента марки ЛСБ толщиной от 0,18 до 0,2 мм и шириной 10, 15, 20, 25, 30 мм.

Уравнительные соединения. В машинах постоянного тока с простыми петлевыми обмотками применяются уравнительные соедине-