книги из ГПНТБ / Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока
.pdfиге -сек |
|
|
|
На рис. 15-4 |
приведены из |
|||
|
|
|
менения вязкости масел в за |
|||||
|
|
|
висимости от температуры |
для |
||||
|
|
|
наиболее |
часто |
применяемых |
|||
|
|
|
марок смазочных масел. |
ма |
||||
|
|
|
сла |
Плотность |
смазочного |
|||
|
|
|
при |
любой |
температуре с |
|||
|
|
|
достаточной степенью точности |
|||||
|
|
|
может |
быть |
определена |
по |
||
|
|
|
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У<=\15[1—0.75Х |
|
|||
|
|
|
|
X 103(^о—15)], г/см3. |
|
|||
|
|
|
|
Удельная |
|
теплоемкость |
||
|
|
|
масла, Вт • с/(г • °С), равна: |
|
||||
Рис. 15-4. Вязкость масла при |
с=3,85—2.345Y15+ 0,О046/о; |
|||||||
различных |
температурах. |
|
|
в) |
|
|
|
|
/ —турбинное |
22; 2 —турбинное |
30; |
|
|
|
|
|
|
3 — индустриальное 30. |
|
масла в слое смазки принима |
||||||
|
|
|
ется при расчете fo=45°C. |
|
||||
Порядок расчета подпятника 1(рис. 15-5): |
|
|
|
|
||||
отношение |
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ь_ |
2 ^ — |
- |
|
|
|
|
|
|
г |
~ |
■** а |
* |
|
|
|
|
|
|
~Т) |
tg тг |
|
|
|
|
|
где£г = d/2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Наружный радиус подпятника, |
мм, |
|
|
|
|
|
||
R = r
Рис. 15-5. Сегментный подпятник скольжения.
170
Коэффициент площади
Ь
-п 1+ 2г
Радиус центра тяжести сегмента, мм,
(1 + |
6/ г) ' - 1 |
sin а/2 |
|
Re— 3 Г (1 + |
Ь/гУ |
о/2 |
* |
Хорда окружности, проходящей через |
центр |
тяжести сегмен |
|
та, мм,
A — 2RCsin а/2.
Ширина гиперболического приемного скоса сегмента, мм,
*=0,1 А.
Рабочая площадь подпятника, см2, с учетом приемных скосов сегментов
F — 4 (Z)2 — ds) 360. т — з
Удельная нагрузка на подпятник, кгс/ем2,
q = Q I F .
Определяются расчетные коэффициенты в зависимости от 6/г, характеризующие нагрузочную способность (подъемную силу) Ф9 по кривым рис. 15-6; касательное усилие (сопротивление вращению) Я^
по кривым рис. Т5-7; средний расход масла VM по кривым на рис. 15-8.
|
0,7 |
7,0 |
' |
7,5 |
2,0 |
Рис. 15-6. Коэффициенты для рас |
Рис. |
15-7. |
Коэффициент |
Я^ |
|
чета нагрузки Ф9. |
|
для расчета |
потерь. |
|
|
171
Н а и м е н ь ш а я т о л щ и н а с л о я с м а з к и , м м , |
|
|
hмин ГV |
О, бЗссфд |
гп |
е |
ТоЩГ |
|
Потери на трение в подпятнике, кВт,
р 1 ,7QH
ФдОС • 1 О’
Средний расход масла в подпятнике, л/мин,
M = 6,3mVKr2nhMBB • 10~4.
Повышение температуры масла, °С,
e/V
М ~ 6 \ , 2 Ь сФчУм '
Максимальная температу ра масла на выходной кромке сегмента, °С,
0/7 1,0 ; t,S 2fl
Рис. 15-8. Коэффициент VMдля расчета расхода масла.
Напрабление
Центр ----- Вращения i
Рис. 15-&. Расположение центра опоры сегмента.
^макс —t + AtJ2.
Для образования стабиль ного клинового суживающего ся слоя смазки расположение центра опоры сегмента долж но быть эксцентрично и сдви нуто по радиусу— к центру вращения, а по оси сегмента — в сторону его выходной кром ки (рис. 15-9). Смещение цен тра опоры сегмента в сторону центра вращения по радиусу, мм,
6=0,03456.
Радиус центра опоры R on=
— Rс—6, мм, где ^с — радиус центра тяжести сегмента.
Смещение центра опоры от оси симметрии сегмента по на правлению вращения, т. е. в сторону его выходной кромки, рекомендуется брать в преде лах:
е = (0,05ч-0,11)В, мм,
где В — хорда окружности, проходящей через центр тяже сти сегмента. В вертикальных электродвигателях для при вода насосов, учитывая необ ходимость кратковременной (до 5 мин) работы насосного
172
агрегата при обратном направлении вращения, целесообразно смеще ние центра опоры сегмента от оси симметрии выбирать по нижнему пределу, т. е. е=0,05 В.
Рекомендуемое количество сегментов в подпятнике т = 6-:-12. Допустимые давления на сегмент 25—40 кгс/см2.
Температура нагрева масла в слое смазки должна быть в пре делах от 15 до 30 °С.
В основных формулярах переменная вязкость масла в масляной пленке заменена средним значением вязкости, соответствующим вы бранной средней температуре /Ср, а отношение максимальной толщи ны слоя смазки к минимальной ЛМакс/^мин = 2.
15-4. СЕРИЯ СЕГМЕНТНЫХ ПОДПЯТНИКОВ
На рис. 15-40 и в табл. 15-2 представлена типовая конструкция и габаритные размеры серии сегментных подпятников скольжения для вертикальных электродвигателей мощностью от 315 до 25 000 кВт. Серия охватывает подпятники скольжения е внутренним диаметром от 220 до 750 мм для машин с частотами вращения 214, 250, 300, 375, 428, 500, 600, 750 и 4000 об/мин.
Рис. 15-10. Типовая конструкция сегментных подпят ников.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 15-2 |
|
|
Размеры |
сегментных |
подпятников |
скольжения |
||
№ п/п. |
|
Размеры, ММ |
|
А |
||
esd |
0D |
h |
н |
|||
|
|
|||||
1 |
220 |
450 |
30 |
40 |
МЗЗХ1.5 |
|
2 |
270 |
550 |
35 |
45 |
МЗЗХ1.5 |
|
3 |
320 |
650 |
40 |
50 |
М42Х2 |
|
4 |
370 |
750 |
50 |
60 |
М48Х2 |
|
5 |
430 |
850 |
50 |
60 |
М56Х2 |
|
6 |
500 |
1 000 |
60 |
75 |
М85Х2.5 |
|
7 |
600 |
1 200 |
60 |
75 |
М85Х2.5 |
|
8 |
750 |
1 500 |
60 |
85 |
M lоохз < |
|
173
Т а б л и ц а 15 3
Сводняя таблица расчетных данных серии подпятников
|
Частота вра |
Рабочая |
Минимальная тол |
Удельная наг |
Нагрузка на подпятник, |
Потери в |
Перегрет |
Расход |
d/D, мм |
масляной |
|||||||
щения подпят |
площадь |
щина слоя смазки |
рузка <?,, |
кгс |
подпятни |
пленки |
смазки, |
|
|
ника, об/мин |
F, см* |
"минмм |
кгс/см* |
|
ке, кВт |
М, °С |
л /мин |
220/450 |
375—1 000 |
1 000 |
0,032—0,042 |
15—24 |
15 |
200—24 200 |
3,2-18 |
14—22 |
8,5—30 |
270/550 |
300—1 000 |
1 700 |
0.036—0,05 |
14,5—26 |
24 800—44 000 |
4,8—39 |
14—24 |
11,5—55 |
|
320/650 |
250—1 000 |
2 100, |
0,036—0,053 |
17—32 |
36 000—70 000 |
5,8-65 |
16—29 |
14—62 |
|
370/750 |
250—750 |
2 800 |
0,038—0,052 |
21—33 |
59 |
000—94 000 |
9,6—65 |
19—28 |
19—80 |
430/850 |
214—750 |
3 800 |
0,042—0,054 |
17—33 |
64 |
000—126 000 |
9,6—90 |
19—30 |
23—110 |
500/1 000 |
214—600 |
4 900 |
0,044—0,055 |
21—34 |
102 |
000—167 000 |
16,0—97 |
20—28 |
33—115 |
600/1 200 |
214—428 |
7 100 |
0,045—0,054 |
25—34,5 |
185 |
000—245 000 |
32,0—101 |
23—32 |
50—125 |
750/1 500 |
214—300 |
11 100 |
0,05—0,053 |
33—37 |
365 |
000—405 000 |
68—116 |
30—34 |
85—135 |
Во всех подпятниках серии сегменты опираются на регулируемые винты со сферическими обработанными концами.
Бесперебойная и надежная работа подпятников зависит главным образом от сохранения в допустимых пределах минимальных толщин слоя смазки при всех режимах работы электродвигателя. Поэтому при оценке надежности работы подпятника руководствуются допу стимым расчетным значением /гмин. Для рассматриваемой серии под пятников приняты расчетные значения минимальной толщины слоя смазки, Амин по табл. 15-3.
В серии принято: число сегментов т = 8 ; центральный угол, огра ничивающий сегмент, а=40°; отношение bjr—1, что отвечает при принятых т и а отношению b/l= 1—0,94; коэффициент площади е= = 1,55—'1,5; средняя температура масла в слое смазки 1о=45°С; вяз кость и применение смазочных масел взяты из табл. 15-1 и рис. 15-4.
При расчетах подпятников размером от 220/450 до 370/750 мм принята вязкость 2=0,00325 кгс-с/м2 (масло турбинное 30), для боль ших размеров подпятников взята вязкость 2=0,0025 кгс-с/м2 (масло турбинное 22).
В табл. 15-3 приведены допускаемые нагрузки, потери и другие расчетные данные подпятников одинакового размера для наименьшей и наибольшей частот вращения.
Приведенные таблицы позволяют предварительно выбрать под пятник для данной нагрузки и частоты вращения исходя из конст руктивных соображений. Затем производится поверочный расчет под пятника по указанной методике и выбирается серийный подпятник. Если выбрать серийный подпятник не представляется возможным, то при расчете индивидуального подпятника следует исходить из при веденных рекомендаций.
Несмотря на то, что в рассматриваемых электродвигателях на грузки на подпятники умеренные, следует обеспечить чистоту поверх ности трения зеркала (диска) подпятника не менее чем по 8-му классу ГОСТ 2309-68, а допустимое отклонение от равномерности толщины диска не должно превышать 0,05 мм.
Глава шестнадцатая
НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПОДШИПНИКИ
16-1. ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ
Как правило, вертикальные электродвигатели снабжаются двумя направляющими подшипниками, расположенными в верхней и ниж ней крестовинах.
В малых электродвигателях применяются направляющие подшип ники качения (рис. 9-8), которые в основном предназначены для восприятия радиальной нагрузки. При совмещении направляющего подшипника качения с упорным шарикоподшипником, воспринимаю щим осевую нагрузку, применяется консистентная смазка. В быстро ходных электродвигателях (от 1000 об/мин и выше) применяются смазки марок ЦИАТИМ 21 ГОСТ 9433-60. Для других частот враще ния могут применяться консистентные смазки других марок. При размещении в масляной ванне крестовины подпятника скольжения и подшипника качения применяется общая жидкостная смазка направ
175
ляющего шарикоподшипника. (Масло турбинное 30 по ГОСТ 32-53.) Выбор направляющих шарикоподшипников производится на основа нии каталожных данных подшипников качения.
16-2. КОЛЬЦЕВЫЕ ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ
Кольцевые |
подшипники скольжения |
выполняются |
разъемными |
с вкладышами |
из двух половин. Рабочая |
поверхность |
вкладыша — |
баббитовая. Вкладыш устанавливается в гнездо направляющего под шипника и штифтуется. Гнездо направляющего подшипника разме щается в масляной ванне крестовины рис. 16-'1. Кольцевые направ ляющие подшипники скольжения применяются только в относительно небольших асинхронных двигателях. Исполнение вкладышей подшип-
Рис. 16-1. Верхняя крестовина вертикального асинхронного двигате ля с кольцевым направляющим подшипником скольжения.
ников скольжения не отличается от применяемого в опорных под
шипниках |
горизонтальных электродвигателей. Однако отношение |
l/d у них |
меньше, чем у опорных подшипников, а именно lfd= |
=0,5 -н0,6 (вместо обычно применяемых 0,8—1 для опорных подшип ников). Смазка жидкостная с погружением в масло от 1/4 до 1/3 вы соты вкладыша.
16-3. СЕГМЕНТНЫЕ подшипники скольжения
В большинстве типов вертикальных электродвигателей применя ются сегментные самоустанавливающиеся направляющие подшипни ки, выполненные по типу сегментных подпятников, но с цилиндриче ской рабочей поверхностью.
Сегмент направляющего подшипника состоит из основания, вы резанного из стального кольца, и прикрепленного к нему двумя болтами стального башмака фрис. 16-2). Рабочая поверхность основа ния сегмента залита баббитом. Комплект сегментов на подшипниках устанавливается в гнездо направляющего подшипника. Под каждый сегмент между специальной канавкой в башмаке и гнездом направ
176
ляющего подшипника прокладываются регулировочные стальные прокладки, за счет которых устанавливается необходимый зазор между сегментом и цапфой зала. Для больших диаметров цапф ре гулировка зазора производится с помощью упорных болтов. Сегмен
ты располагаются |
в верхней крестовине вокруг |
втулки подпятника, |
в нижней — вокруг специальной, насаженной на |
вал электродвигате |
|
ля стальной втулки |
(рис. '16-3). |
|
В обоих случаях втулки являются цапфами для направляющих подшипников. Сегменты погружены своей нижней частью в масло.
д-д
Рис. 16-2. Сегмент направляющего подшипника.
Глубина погружения от 1/3 до 1/2 высоты сегмента. За счет системы смазочных каналов масло распределяется по всей трущейся поверх ности сегмента, образуя надежный клиновидный слой смазки. Охлаж дение направляющих подшипников производится за счет циркуляции масла в масляных ваннах крестовин. Охлаждение масла выполняется с помощью встроенных в масляные ванны трубчатых водяных охла дителей. В верхней крестовине маслоохладители общие для подпят ника и подшипника.
В нижней крестовине маслоохладители выполняются обычного исполнения из прямых или U-образных латунных трубок или в виде
змеевика из медной трубки |
(рис. 16-3). |
12—730 |
177 |
Рис. 16-3. Нижняя крестовина вертикального синхронного двигателя.
/ — крестовина; 2 — сегментный направляющий подшипник; 3 — маслоохлади
тель; 4 — нижнее стальное кольцо |
(днище); 5 — верхнее кольцо гетинаксовое; |
6 — домкрат. |
|
16-4. РАСЧЕТ СЕГМЕНТНЫХ |
ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ |
-При вращении вала в масляной пленке в зазорах между подшип ником скользящего трения и шейкой вала развиваются гидродина мические силы, направленные радиально. Эти силы стремятся дер жать вал в положении устойчивого равновесия коаксиально по отно шению к подшипнику. Чем меньше зазор между шейкой вала и под шипником скольжения, тем больше гидродинамические силы, удер живающие вал в коаксиальном положении.
Исходными для расчета сегментных подшипников являются ве личины: Q — нагрузка на подшипник (радиальная), кгс; п — номи нальная частота вращения, об/мин; d — диаметр цапфы, мм; т — число сегментов; I — длина сегмента, см; b — ширина сегмента в осе вом направлении, см; z — вязкость смазочного масла, кгс-с/мг; Лиакс/Лнин— отношение величины наибольшей толщины масляной пленки к наименьшей. Вводятся также коэффициенты В и Я, завися щие от отношения l/Ь и Лм&кс/Лмин.
Величины т, I и Ь выбираются по конструктивным соображе ниям, исходя из размеров цапфы вала.
Нагрузка на подпятник (радиальная)
Q= Q*+ QHee, кгс,
178
где Qк — усилие одностороннего магнитного притяжения; QM=0,3£)i/(, кг-с;
Di — внутренний диаметр сердечника статора, см; It—длина актив ной стали без каналов, см; QHeб — центробежное усилие от механиче
ского небаланса, <2неб= 1l,2G/(«/1000)2, кгс; G — сила тяжести ротора с валом, кгс; f — коэффициент трения стали по стали,
f =0,05 -г-0,1.
Давление на сегмент, кгс/см2,
__ 0_
'7н - mlb •
Окружная скорость, м/с,
и= лйп -Ю^/бО.
(Минимальная толщина масляного слоя, мм,
Лмин = V SBzul/qu .
Полные потери в подшип нике, кВт,
Яп -= тЬН V"SВ |
ZU4 |
|
|
|
|
||
Расчетные |
коэффициенты |
|
|
|
|
||
В и Я приведены на рис, 16-4. |
|
|
|
|
|||
Рекомендуется _ |
значение |
|
|
|
|
||
Амин выбирать в пределах до |
|
|
|
|
|||
0,2 |
мм, |
а |
отношение |
|
|
|
|
Лмакс/АМин=2,5. Такое отноше |
Рис. 16-4. Расчетные коэффициен |
||||||
ние получается |
при |
сдвиге цен |
|||||
тра опоры сегмента на 0,1/ |
|
ты В и Я. |
|
||||
против |
направления |
вращения. |
/ — В при |
hмакс |
— Н при |
при |
|
В реверсивных двигателях от |
макс |
мин* 3 |
hмакс“ |
||||
ношение Лмакс/Лмин~ 1. Отно |
-2hмия |
4 — Н |
при h |
|
|||
шение 1/Ь рекомендуется брать |
|
|
|
|
|||
равным 1. |
|
|
смазочного |
масла— по табл. |
15-1 и |
||
|Выбор марки и значение z |
|||||||
рис. 15-4. |
|
|
|
|
|
|
|
16-5. ИЗОЛЯЦИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ ПОДШИПНИКОВ И ПОДПЯТНИКА
Имеющаяся несимметрия магнитной цели 6 электродвигателе приводит к образованию контура, сцепленного с изменяющимся во времени магнитным потоком.
В результате в контуре, состоящем из верхнего направляющего подшипника, подпятника верхней крестовины, статора нижней кре стовины, нижнего направляющего подшипника и вала, наводится э. д. с., вызывающая паразитные токи. При отсутствии изоляции эти токи замыкаются через подпятник и подшипники, повреждают рабо чую поверхность сегментов вследствие возникающей электрохимиче ской коррозии.
12* |
179 |