книги из ГПНТБ / Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока

Т а б л и ц а 13-1

Таблица данных вала

X? — г ? ,

Прогиб вала, пропорциональный силе одностороннего магнитного притяжения,

=СМ.

Установившийся прогиб вала от одностороннего маг­ нитного притяжения

где m = fo/0,\6; б — односторонний воздушный зазор, см. Критическая частота вращения вала

//кр = 300 |/~ ■1у — , об/мин.

Вторая критическая частота вращения, при которой упругая линия вала образует синусоидальную кривую второго порядка, определяется при условии, что основ­ ная критическая частота вращения (кривая первого по­ рядка) получается ниже 0,4 номинальной частоты вра­ щения.

Несмотря на то, что хорошо уравновешенный п уста­ новленный вертикально вал не будет вызывать никакого

150

Прогиба при любой скорости, практически всегда имееФ место небольшой прогиб вала и имеется необходимость в расчете вала на критическую частоту вращения.

в) Расчет конца вала с муфтой

Наиболее опасным сечением вала с муфтой является сечение рабочего конца вала (рис. 13-2). Вал рассчиты­ вается на скручивание.

При заданных размерах конца вала напряжение кру­

частота вращения, об/мин.

Допускаемые напряжения кручения для кованых ва­ лов из стали м-арок 30 и 35

ткр=650 кгс/см2.

Расчетный диаметр конца вала может быть опреде­ лен из выражения

Напряжение смятия между валом и шпонкой

2KMkV , кгс/см2

d o h o U

Допускаемое напряжение смятия для шпонки из Ст 5 — 1500 кгс/см2.

г) Расчет вала с фланцевым концом

Напряжение растяжения в сечении вала в месте уста­ новки запорного кольца (сечение аа рис. 13-3)

= Q p±Q 2+ Q 3, кгс/ см2)

-'р а с т

151

виР= У 4х1 + 3рс ■ кгс/см2.

Напряжение растяжения в сечении bb

орь= (Трс {D0/D2 )2, кгс/см2.

Изгибающий момент от силы одностороннего магнит ного притяжения (см. рис. 13-1)

М ют = Qo Т~лГГ . КГС ■СМ.

12 Т Н

152

Напряжение от изгиба, вызываемое силой односто­ роннего магнитного притяжения,

СТнз= -Мизг/0,1 D2, к г с / с м 2.

Приведенное напряжение в сечении ЬЬ

з0 = ]/"(зрЬ -)- зиз)2 -)- 4ткЬ, кгс/см".

Допускаемые напряжения 800 кгс/мм2. Допускаемые напряжения при кручении и при изгибе в валах даны с учетом возможных перегрузок вертикальных электро­ двигателей.

д) Расчет фланцевых болтов жесткого соединения валов

Под действием передаваемого через вал вращающего момента в болтах возникают напряжения среза и растя­ жения (рис. 13-4).

Напряжение среза в болтах в ненарезанной части тСр=2А'Л4Кр /т/;'бДб, кгс/см2,

резке.

Для болтов из стали Ст 5 напряжение среза в нена­ резанной части 600 кгс/см2. Расчетные допускаемые на­ пряжения растяжения по нарезанной части болта

600 кгс/см2.

Глава четырнадцатая

КОНСТРУКЦИЯ крестовин

14-1. ВЕРХНЯЯ КРЕСТОВИНА

В вертикальных электродвигателях верхняя крестови­ на является грузонесущей, она опирается на корпус ста­ тора.

153

14-2. РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ И ПРОГИБА ВЕРХНЕЙ КРЕСТОВИНЫ

Вертикальная жесткость крестовины зависит от ее

/к = /л + /ц ,

где /л-—прогиб лап, а /ц — прогиб центральной части.

Приводим для примера расчеты прогиба и механических напря­ жений в верхней грузонесущей крестовине вертикального синхронно-

Рис. 14-3. Размеры грузонесущен крестовины.

го электродвигателя 8000 кВт, 375 об/мин. Основные размеры лапы крестовины даны на рис. 14-3. Крестовина лучевого типа сварной конструкции имет четыре лапы.

Нагрузка на подпятник Pn=li60 тс. Суммарная нагрузка с учетом веса крестовины

Р= Рп + Рц + Р л = 170 тс.

170

Нагрузка на лапу Q = — = 42,5 тс.

При расчете прогиба лапа рассматривается как консольная бал­ ка равного сопротивления, защемленная концом в центральной части

156

где / — длина лапы, (=188—129=59 см (рис. 14-3); Е — модуль упру­ гости стали, £=2,1 • 10е кгс/см2; 1 — момент инерции сечения ББ лапы.

Положение нейтральной оси сечения ББ лапы

Тогда

'3-623

157

Положение нейтральной о-си сечения центральной части кресто­

Из анализа выполненных двигателей полученная величина вер­ тикальной жесткости крестовины является достаточной.

14-3. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ВЕРХНЕЙ КРЕСТОВИНЫ

Обычно размеры грузонесущей крестовины, выбранные из усло­ вия вертикальной жесткости, обеспечивают необходимую прочность крестовины. Для примера приводим расчет напряжений в ряде наи­ более нагруженных сечений крестовины.

а) Расчет на прочность лапы

На рис. 14-4 представлено сечение лапы ЛА в зоне центральной части крестовины.

Положение нейтральной оси сечения ЛА

158

Статический момент нижней полки относительно нейтральной оси

S = 45-3-26,1=3530 см3.

Напряжение среза в швах сечения ВВ

QS 42,5-103-3 530

235-103-2-0,7-1,2 380 кгс/смг-

где а = 0 ,7 х ;1,2 см2 — размер сварного шва.

б) Расчет верхнего фланца крестовины

Сила, передаваемая лапой на верхний фланец, представляющий собой кольцо 0 2580/1550 мм (рис. 14-3),

где высота крестовины между центрами верхнего и нижнего фланцев

//=85,5 см.

Сжимающие "усилия, действующие в поперечном сечении верхнего кольца,

r t=0,5/V=0,5 • 76 • 103=38 • 103 кге;

Г2=0,707Л/=0,707 • 76 -103=53,7 • 103 кге,

где Т1— усилие в месте приложения сосредоточенной силы, т. е. при­ варки лапы; Г2 — в середине между лапами.

Изгибающие моменты в сечении кольца соответственно

Л/1=0,136Л7г=0,136 • 76 - 103 ■103=1070103 кге-см;

М2=0,07Л1г= 0,0776• 103 -103 = 550 -103 кге-см,

где средний радиус кольца /-=103 см.

Напряжение сжатия в сечении, проходящем через линию дей­

где толщина кольца Ь —4 см; ширина кольца /2= 129—77,5=51,5 см. Напряжение сжатия в сечении кольца между сосредоточенными

силами

159