книги из ГПНТБ / Лившиц, П. С. Скользящий контакт электрических машин (свойства, характеристики, эксплуатация)

нагрузках на электрощетку. Последние определяются массой элек­ трощетки и ускорением, с которым она перемещается. Некоторое представление о возникающих при описываемых условиях дополни­ тельных механических нагрузках на электрощетку дают следующие заимствованные из (Л. 7-1] цифры, указанные в табл. 7-4.

120

Указанное справедливо и в случае, когда поверхность скольже­

его окружности. В данном случае амплитуда колебаний электро­ щетки будет определяться степенью отклонения профиля реальной поверхности скольжения от линии идеальной окружности, а часто­ та колебания окажется зависящей от того, как по длине этой окруж­ ности расположатся группы выступающих пластин и фазы измене­

равной /=Ая/60, а угловая скорость, с которой прикладывается возмущающая сила, приобретает значение co=itfere/30. Соответствен­ но множитель k появится также и в (7-1) — (7-3) и др.

Рассмотренные закономерности перемещения (колебаний) элек­ трощеток относились к случаю, когда в процессе их работы не про­ исходило нарушения контакта с коллектором. Если по каким-либо причинам этот контакт окажется нарушенным и произойдет отрыв электрощетки от коллектора, то характер ее перемещений сущест­ венно изменится. В последнем случае гармонические колебания системы приобретают ряд особенностей, вызванных ударом опу­ скающейся на коллектор электрощетки о его рабочую поверхность. Поскольку жесткость системы при описываемых условиях становится периодической функцией времени (периодическое возникновение ударов), для исследования законов движения электрощеток прихо­ дится применять методы нелинейной механики. Согласно упомяну­

где (ос и Ив являются соответственно частотами собственных и вы­ нужденных колебаний системы, определяемыми так же, как это делается при изучении обычных линейных колебаний. Принципиаль­ но новым в рассматриваемых системах, испытывающих в процессе колебания удар, является соотношение (7-9), из которого следует, что резонанс, т. е. наиболее неблагоприятный режим вибрации, на­ ступает тогда, когда с позиций линейной механики его менее всего следовало ожидать.

Наличие на вращающемся коллекторе отдельной выступающей пластины вызывает перемещение электрощетки, которое изучается с помощью схемы, изображенной на рис. 7-2. В левой части рисунка показан момент соприкосновения выступающей пластины с электро­ щеткой. Очевидно, что последняя должна переместиться вверх на величину Дг в течение некоторого промежутка времени Г д . Графи­ ки, изображающие законы перемещения электрощетки относитель­ ного коллектора, имеющего местное биение А2 , показаны в правой части рассматриваемого рисунка. Здесь предполагается линейное изменение ускорения аэ--

121

Л 2

шПю

Рис. 7-2. К расчету вибрации электрощётки, вызван­ ной выступанием отдельной коллекторной пластины.

8

отрыва электрощетки от коллектора не произойдет.

Из (7-13) следует, что максимальное ускорение электрощетки, столкнувшейся с выступившей пластиной, определяется шестикрат­ ной высотой превышения уровня выступившей пластины над уров­ нем предшествующих пластин коллектора. Поскольку величина Аг является статически неопределенной и воздействовать на нее затруд­ нительно, для практического снижения значений аэ .макс следует увеличить Тд . Последний представляет собою промежуток време-

122

пени, возможности снижения динамических нагрузок на электро­

косновении с выступившей коллекторной пластиной лежали кине­ матические представления. Они позволили оценить влияние исполь­ зуемого в практике эксплуатации коллекторных машин способа нор­ мализации режима работы скользящего контакта путем снятия фасок на коллекторных пластинах. Однако описанный подход к решению рассматриваемой задачи не отражает всего комплекса явле­ ний, происходящих при соприкосновении электрощетки с выступаю­ щей пластиной. Значительную роль при этом играют упругопластические свойства материалов, из которых изготовлены соприкасаю­

в практике подобных расчетов не производят, а стремятся к тому,

пустимая величина выступания пластины коллектора не должна

Зарубежные авторы ограничивают рассматриваемую величину значением 2,5 мкм (Л. 7-3]. Еще более жесткие требования к нор­ мированию значении Аг для быстроходных машин изложены оте-

123

верхности скольжения коллекторов. Эти вибрации создают танген­ циальную составляющую перемещения электрощетки по схеме, под­ робно рассмотренной в [Л. 1-4]. Описываемые перемещения проис­ ходят по законам теории фрикционных релаксационных (т. е. обусловленных трением, разрывных) автоколебаний, которая ука­ зывает пути управления ими. Для рассматриваемого случая их воз­ никновения наибольший интерес представляет воздействие на фрик­ ционную характеристику находящихся во взаимодействии элементов контакта. Общие закономерности изменения этой характеристики и способы влияния на нее подробно рассмотрены в гл. 4. Пользуясь описанными там методами снижения значений р., удается устранить возникшие автоколебания электрощеток и тем самым предотвратить возможность их повреждения.

Рассмотренные здесь случаи нарушения нормального взаимо­ действия элементов скользящего контакта имели своей непосредст­ венной причиной различные процессы и явления, происходившие в контактной зоне. Аналогичные нарушения могут иметь причиной процессы, происходящие вне зоны контакта. Подобные ситуации возникают благодаря действию центробежных сил и в случае, ко­ гда возмущающие воздействия поступают от посторонних источни­ ков. Центробежные силы проявляют себя двояким образом; при

поверхности скольжения коллектора с относительно небольшими не­ ровностями при возрастании частоты вращения может приобрести вид синусоиды, амплитуды которой изменяются пропорционально п. Экспериментальное изучение процесса возникновения вибрации под действием центробежных сил показывает, что процесс развивается так, будто система приобретает эксцентриситет и для каждой элек­ трической машины существует своя частота вращения, при превы­ шении которой за счет действия центробежных сил полностью вы­ бирается радиальный зазор в подшипниках. Только за счет ука­ занных причин эксцентриситет работающего коллектора может удвоиться по сравнению с допустимой величиной, измеряемой в ста­ тическом состоянии [Л. 7-8].

При наличии небаланса во вращающейся части электрической машины в системе развивается возмущающее усилие. С целью сни­ жения вибраций, вызываемых этим усилием, в СССР действует ГОСТ 12327-66, нормирующий допустимую остаточную неуравно­ вешенность роторов электрических машин. Упомянутый 'ГОСТ рас­ пространяется на машины общего и специального назначения *, ро­ торы которых имеют массу 0,01—1 ООО кг при рабочей частоте вра­ щения до 30 ООО об/мин. Этим ГОСТ устанавливаются три класса

* ГОСТ 123727-66 не распространяется на автотракторные элек­ трические машины по ГОСТ 3940-57 и на крановые и металлурги­ ческие электродвигатели по ГОСТ 184-61 и ГОСТ 185-63 и их моди­ фикации.

125

(10~3мм)

и, мкм (Ю'ъмм)

\

Рис. 7-3. Допустимые удельные остаточные неуравновешенности роторов электрических машин по ГОСТ 12327-66.

о —роторы с массой 0,01—0,1 кг (микророторы); б — роторы с массой 0,1—3,0 кг (малые роторы)- в — роторы

с массой 3—1 000 кг (средние роторы).

частотой вращения менее 750 об/мин допустимые удельные остаточ­ ные неуравновешенности определяются по формуле

Последние оцениваются путем измерения удвоенной амплитуды ко­ лебаний машины, производимого по одному из двух следующих способов: при измерении вибрации машины с горизонтально распо­ ложенной осью определяют составляющие по трем взаимно перпен­ дикулярным направлениям — продольному, поперечному и верти­ кальному. Первые' две составляющие вибраций измеряют на уровне оси вала. При обследовании машин с вертикальной осью состав­ ляющие вибрации измеряют по двум взаимно перпендикулярным направлениям: в горизонтальной плоскости и в вертикальном на­ правлении. Измеренные описанными способами вибрации электри­ ческих машин в практике отечественного электромашиностроения принято оценивать так, как это указано в табл. 7-5.

127