7 Механічний розрахунок

7.1 Вихідні дані щодо розрахунку вала

7.1.1 Вихідними даними для розрахунку вала є розміри ротора, отримані при електромагнітному розрахунку і конструктивній проробці двигуна. В практиці проектування розміри виступаючого кінця вала двигунів загального призначення вибираються за ГОСТ 18709 і ГОСТ 12080. У свою чергу, залежно від діаметра , вибирають розміри шпонки і , а також висоту паза для неї. Розміри шпонок, а відповідно і пазів для них, встановлені ГОСТ 23360. Ці розміри показано на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 – Кінець вала

При номінальному моменті Н∙м, по [1] приймаються такі попередні розміри вільного кінця валу (див. рис. 7.1): мм; 40 мм; мм; h_nbk =3 мм; b_bk =5 мм; h_bk = 5 мм. Відповідно конструктивній проробці двигуна визначені попередні розміри вала, ескіз вала показано на рис. 7.2.

7.2 Розрахунок вала на жорсткість

7.2.1 Розрахунок на жорсткість виконується за схемою вала, яка подана на рис. 7.2.

Рисунок 7.2 – Розрахункова схема вала асинхронного двигуна

7.2.2 Сила тяжіння осердя ротора з обмоткою і ділянкою вала на довжині осердя

Н.

7.2.3 Прогин вала під дією сили на ділянці, відповідній середині пакету осердя

,

(7.1)

де − модуль пружності сталі, = Па;

− відстань проміж умовними центрами підшипників, l_bear = 158 мм;

а, b – частки від середини пакета осердя ротора, a = b = 79 мм;

S_a і S_b – величини, які визначаються підсумовуванням значень для і-тих уступів валу.

_{Розрахункові дані для визначення величин Sa і Sb наведені в таблиці 7.1.}

Таблиця 7.1 – Розрахункові дані для визначення величин і

i	di, мм	, мм4	yi, мм	, мм3	, мм3	, мм-
1	17	4097,75	6	216	216	0,053
2	20	7850	30,5	283772,63	28156,53	3,59
3	22	13729	79	493039	464666,38	33,84

_{Визначаємо Sa і Sb}

мм^-1.

Підставляємо отримані значення у (7.1)

мм.

7.2.4 Радіальне зусилля передачі на виступаючий кінець вала двигуна

,

(7.2)

де − коефіцієнт, що залежить від способу сполучення двигуна з приводним механізмом, визначається по [1], = 0,3;

– радіус обводу на якому розташовані елементи, що передають зусилля, визначається по [1], = 25 мм.

Підставляємо отримані значення у (7.2) Н.

7.2.5 Прогин вала під дією сили посередині осердя

,

(7.3)

де – відстань (див. рис. 7.2), = 39,5 мм;

– величина, яка визначається підсумовуванням значень для і-тих уступів валу.

_{Розрахункові дані для визначення величини S0 наведені в таблиці 7.2.}

Таблиця 7.2 – Розрахункові дані для визначення величини

i	di, мм	, мм4	,мм	, мм2	, мм2	, мм-2
1	17	4097,75	6	36	36	0,009
2	20	7850	30,5	930,25	894,25	0,114
3	23	13729,7	79	6241	5310,75	0,387

_{Визначаємо S0}

мм^-2.

Підставляємо отримані значення у (7.3)

= 2,6810^-4 мм.

_{7.2.6 Початковий розрахунковий ексцентриситет осердя ротора , що виникає через нерівномірність повітряного проміжку і прогин вала під дією сил і}

,

(7.4)

де – коефіцієнт, що враховує нерівномірність повітряного проміжку, = 0,15 [1].

Підставляємо отримане значення у (7.4)

мм.

7.2.7 При зсуві осердя на величину виникає початкова сила однобічного магнітного тяжіння

Н.

7.2.8 Додатковий прогин вала від дії сили

мм.

7.2.9 Сталий прогин вала під дією сил магнітного тяжіння

,

(7.5)

де – відношення прогину від дії сили до ексцентриситету осердя ротора .

Знаходимо відношення прогину від дії сили до ексцентриситету осердя ротора

Підставляємо отримане значення у (7.5)

мм.

7.2.10 Сумарний прогин вала посередині ротора у найгіршому разі

мм.

Для забезпечення нормальної роботи асинхронного двигуна необхідно, щоб виконувалася умова – . Перевіряємо

_{0,00093 мм < 0,1·0,25 = 0,025 мм – умова виконується.}

7.2.11 Сила тяжіння сполучного пристрою

,

(7.6)

де – маса сполучного пристрою, визначається по [1], = 0,75 кг.

Підставляємо отримане значення у (7.6) Н.

7.2.12 Прогин від сили тяжіння пружної муфти

мм.

7.2.13 Перша критична частота обертання двигуна з достатнім ступенем точності може бути знайдена за формулою

об/хв.

Другим критерієм жорсткості вала є забезпечення умови ,

98509 об/хв > 1,3·1950 об/хв – умова виконується.