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

где /(2=41,8 см — размер по высоте сечения КК.

160

гоо

Л -Л

156

ll*

рые опираются лапы крестовины, выполняются с выступающими кольцами. Нижняя крестовина подобного исполнения имеет меньшие размеры и прикрепляется к фундаментным плиткам стяжными бол­ тами (см. рис. 9-2).

В ряде типов асинхронных вертикальных двигателей нижняя крестовина является основанием, на котором устанавливается статор с верхней крестовиной. Подобная крестовина имеет круглую форму без лап и рассчитана на статическую нагрузку от силы тяжести неподвижной части двигателя. На рис. 14-6 ''показан вертикальный асинхронный двигатель с подобной нижней крестовиной. В кресто­ винах такого исполнения охлаждающий воздух входит через отвер­ стия по окружности крестовины.

В двигателях с направляющими подшипниками качения нижняя крестовина не имеет выгородки и выполняется из стального диска с приваренными ребрами и гнездом для размещения шарикоподшип­ ника. На верхнем кольце масляной ванны или непосредственно на лапах нижней крестовины располагаются стойки с подъемными вин­ тами (домкратами) для поддержания ротора и регулировки его по высоте при сборке и разборке электродвигателя. В крупных электро­ двигателях для этой цели применяются гидравлические домкраты, устанавливаемые на каждой лапе крестовины под стальным диском, прикрепленным к ободу ротора. Домкрат состоит из стального ци­ линдра с поршнем, на котором укреплена стальная круглая пластина (рис. 14-7). Для работы гидравлического домкрата при подъеме ро­ тора в цилиндр подается масло под давлением 70—100 кгс/см2 от специального насоса высокого давления. Высотное положение домхрата фиксируется навинчиванием вручную специальной гайки, раз­ мещенной на корпусе стального цилиндра, после чего масляное дав­ ление может быть снято.

Глава пятнадцатая

ПОДПЯТНИКИ

Надежность работы упорных подшипников (или иначе подпят­ ников) вертикальных электродвигателей имеет весьма большое значе­ ние. В большинстве случаев подпятник электродвигателя должен воспринимать осевую нагрузку от силы тяжести вращающихся частей электродвигателя и насоса и гидравлического усилия, действующего на рабочее колесо насоса (усилие реакции воды). При этом нагрузка от реакции воды в несколько раз превосходит нагрузку от веса вра­ щающихся частей насосного агрегата.

В вертикальных электродвигателях относительно малой мощно­ сти могут применяться упорные шарикоподшипники. В этих случаях упорные шарикоподшипники на восприятие усилий от реакции воды обычно не рассчитываются. Упорные шарикоподшипники с консис­ тентной или жидкостной смазкой серийно выпускаются на нагрузки от 3000 до 12 000 кгс при частотах вращения 1000—500 об/мин.

Для заданных условий работы (величины нагрузки, частоты вра­ щения и других) выбор подшипников качения может быть произве­ ден на основе каталожных данных. Как правило, в рассматриваемых машинах нагрузка на подпятник от «веса вращающихся частей насос­ ного агрегата и реакции воды превосходит значения допускаемых нагрузок серийно изготовляемых упорных шарикоподшипников. По­ этому в дальнейшем рассматриваются конструкции только подпятни­ ков скользящего трения с жидкостной смазкой.

164

iS-i. подпятники с к о л ь ж е н и й

Основным условием, которому должен удовлетворять подпятник скольжения для обеспечения жидкостного трения, является сохра­ нение устойчивой масляной пленки во всех режимах работы: пуск электродвигателя, работа при номинальной частоте вращения, работа при вращении в обратную сторону в случае остановки насосного агрегата и, наконец, кратковременная работа на угонной частоте вра­ щения при обратном вращении в аварийных режимах.

Таким условиям наилучшим образом удовлетворяет подпятник с вращающимся стальным полированным диском, скользящим по не­ подвижным сегментам с рабочей поверхностью трения, залитой баб-

Л - А

От0.Ф35АкаогП

■Ь

165

Рис. 15-2. Сегментный подпятник скольжения с опорой сегментов на прокладки.

/ — сегмент; 2— вращающийся диск; 3 —упорный винт; 4 — опорный диок кре­ стовины; 5 — опорная медная планка; 6 — изоляция подпятника.

битом. Каждый -сегмент установлен на кулачковую опору, имеющую на конце сферическую головку.

Установка сегмента на свою опору позволяет сегменту самоустанавливаться в такое положение, при котором масляный клин имеет наибольшую грузонесущую способность при минимальном коэффи­ циенте трения. В вертикальных электродвигателях в основном при­ меняются сегментные подпятники с жесткой опорой сегментов, до­ пускающих удельную нагрузку до 40 кгс/см2.

Подпятники с гидравлической опорой, автоматически обеспечи­ вающие равномерное распределение нагрузки на сегменты и допус­ кающие удельную нагрузку до 60 кгс/см2, для рассматриваемого диапазона электродвигателей не применяются.

На рис. 15-1 показан сегментный подпятник на нагрузку до 100 тс для мощного вертикального электродвигателя. Подпятник со­ стоит из восьми сегментов с рабочей поверхностью, залитой бабби­ том, и вращающегося стального полированното диска (зеркала под­ пятника), прикрепленного болтами к нижней торцевой плоскости втулки подпятника. Каждый сегмент эксцентрично подперт отдельной кулачковой опорой, выполненной в виде стального винта со сфери­ ческой поверхностью на одном конце, а другим концом ввинченного

166

в опорное кольцо крестовины. Помимо обеспечения самоустанавливаемости кулачковая опора позволяет регулировать установку сег­ мента по высоте. В сегменте, в месте упора сферического конца вин­ та, делается специальная выточка, в которую устанавливается тол­ стая медная шайба, способствующая более равномерному распреде­ лению давления на опору.

На рис. 15-2 показан сегментный подпятник, у которого сегмен­ ты устанавливаются не на регулируемый винт, а на медную плокладку. Прокладки смещаются от центра сегмента по направлению движения вращающегося диска таким образом, чтобы масляная пленка с набегающей кромки сегмента была толще, а на сбегающей тоньше. Это облегчает образование клинообразного слоя смазки. Подобные подпятники скольжения применяются преимущественно в малых вертикальных электродвигателях, у которых размеры масля­ ной ванны крестовины не позволяют разместить кулачковые опоры сегментов, выполненные в виде регулируемого винта.

Для всех типов подпятников применяются втулки, изготовленные из стальных поковок или стального литья. Втулка насаживается на верхний конец вала ротора. Так как при каждой разборке и сборке электродвигателя втулку приходится снимать с вала или насаживать на вал, то для облегчения этих операций в посадочные места втулки подпятника устанавливаются бронзовые литые кольца или наплавля­ ются по окружности полоски из меди. Наружная поверхность верх­ ней части втулки является цапфой для направляющего подшипника.

К верхнему торцу втулки прикрепляется болтами запорное сталь­ ное кольцо, удерживающее ротор электродвигателя и присоединенное к нему колесо насоса. К нижнему торцу втулки через изоляционную прокладку прикрепляется вращающийся диск подпятника. В подпят­ никах на малую нагрузку отдельного вращающего диска не делают. В этих случаях -зеркалом подпятника является нижняя торцевая часть втулки.

15-2. СМАЗКА ПОДПЯТНИКА И МАСЛООХЛАДИТЕЛИ

Как правило, для сегментных подпятников электродвигателей применяется замкнутая внутри масляной ванны система смазки Внешняя циркуляция масла отсутствует. Весь подпятник полностью погружен в масло. Масло в ванне циркулирует за счет насосного действия вращающего диска и этим обеспечивает смазку поверхно­ стей трения и охлаждение сегментов. Масло в масляной ванне охлаждается с помощью маслоохладителей.

Эффективное охлаждение масла в подпятнике осуществляется за счет встроенных в масляную ванну водяных трубчатых охладите­ лей. Маслоохладители выполняются из прямых или U-образных ла­ тунных трубок, концы которых развальцованы в трубных досках (рис. 15-3). Внутри трубок протекает охлаждающая вода. С наруж­ ной стороны трубки омываются маслом. К трубным доскам посред­ ством болтов прикреплены на резиновых прокладках сварные сталь­ ные или литые чугунные крышки. Верхняя крышка снабжена двумя патрубками для присоединения трубопровода подачи и отвода воды.

Маслоохладители с U-образными трубками и одной крышкой при одинаковых внешних размерах имеют увеличенную поверхность теплоотдачи и меньше гидравлических соединений внутри масляной ванны, отчего уменьшается вероятность попадания воды в масло по сравнению с маслоохладителями с прямыми трубками и двумя крыш-

)67

Рис. 15-3. Маслоохладитель подпятника.

ками. При применении для охлаждения масла морской воды трубки и трубные доски маслоохладителя должны выполняться из специаль­ ного сплава, а именно трубки из мельхиора, а трубные доски из ла­ туни марки ЛО 62-1 (ГОСТ 93-70), не подверженной вредному воз­ действию солей.

15-3. РАСЧЕТ ПОДПЯТНИКА

В соответствии с гидродинамической теорией смазки для обра­ зования клинообразного слоя смазки необходимо обеспечить опре­ деленные соотношения между нагрузкой, частотой вращения и вяз­ костью масла. Ниже приведена хорошо зарекомендовавшаяся себя на практике методика гидродинамического расчета сегментных под­ пятников.

Данная методика позволяет проектировать подпятники с опти­ мальными размерами, обеспечивающими получение наименьших по­ терь при сохранении надежного по толщине слоя смазки. Исходными

168

сегмента, см; Ijb — отношение, где t — расчетная тангенциальная дли­ на сегмента; г — вязкость смазочного масла, кгс-с/м2; /0 — средняя температура слоя смазки, °С; d, т и а выбираются по конструктив­ ным соображениям исходя из диаметра вала в зоне подпятника. Отношение 1/Ь и значения b, z и t a выбираются как указано ниже:

а) отношение длины сегмента к радиальной ширине его //& = =0,7-5-1,1.

Расчетная тангенциальная длина сегмента берется равной длине дуги окружности, проходящей через центр опоры сегмента без 2/3 ча­ сти приемного скоса:

2

/ = Д)на 0 КI

б) свойства смазочных масел по данным ГОСТ, а также реко­ мендации по применению смазочных масел в зависимости от окруж­ ной скорости подпятника приведены в табл. 15-1. Пересчет вязкости

Т а б л и ц а 15-1

Свойства и применение основных смазочных масел для подпятников электрических машин

масла из градусов Энглера в абсолютную вязкость, кгс • с/м2, с до­ статочной степенью точности может быть произведен по формуле

0,063Г

z = 0,1у 0,0731 °Е — - -„g— .10-*,

где у — плотность масла, кг/м3; °Е — вязкость в градусах Энглера Вязкость масла при =30-5-100 °С приближенно может быть

определена по формуле

zt = 250. (50//о)2.16, кгс-с/м2,

где г50« — по ГОСТ на смазочное масло.

160