ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАГНИТНЫХ МУФТ ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНЫХ МАШИН
.pdf
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 4.3 |
|
|
Масса |
Угол рассогласования |
Действую |
Вращающий момент, Н-м |
||
Номер |
|
|
щая сила F, |
|
|
|
груза т, г |
е,гр. |
$, эл. гр. |
расчёт |
экспери |
||
|
|
Н |
мент |
|||
|
|
|
|
|
|
|
8 |
1500 |
7,0 |
14,0 |
14,70 |
0,416 |
0,441 |
9 |
1700 |
8,0 |
16,0 |
16,66 |
0,474 |
0,499 |
10 |
1900 |
9,0 |
18,0 |
18,62 |
0,532 |
0,559 |
11 |
2100 |
10,0 |
20,0 |
20,58 |
0,588 |
0,617 |
12 |
2300 |
11,0 |
22,0 |
22,54 |
0,644 |
0,676 |
13 |
2500 |
12,0 |
24,0 |
24,50 |
0,700 |
0,735 |
14 |
2700 |
13,0 |
26,0 |
26,46 |
0,754 |
0,794 |
15 |
2900 |
14,0 |
28,0 |
28,42 |
0,807 |
0,853 |
16 |
3100 |
15,0 |
30,0 |
30,38 |
0,860 |
0,911 |
17 |
3300 |
16,0 |
32,0 |
32,34 |
0,911 |
0,970 |
18 |
3500 |
17,0 |
34,0 |
34,30 |
0,962 |
1,029 |
19 |
3700 |
18,3 |
36,6 |
36,26 |
1,026 |
1,088 |
20 |
3900 |
19,5 |
39,0 |
38,22 |
1,082 |
1,147 |
21 |
4100 |
20,5 |
41,0 |
40,18 |
1,128 |
1,205 |
22 |
4300 |
22,0 |
44,0 |
42,14 |
1,195 |
1,264 |
23 |
4500 |
23,0 |
46,0 |
44,10 |
1,237 |
1,323 |
24 |
4700 |
24,3 |
46,6 |
46,06 |
1,250 |
1,382 |
25 |
4900 |
25,3 |
50,6 |
48,02 |
1,329 |
1,441 |
26 |
5100 |
27,0 |
54,0 |
49,98 |
1,392 |
1,499 |
27 |
5300 |
29,0 |
58,0 |
51,94 |
1,459 |
1,558 |
28 |
5500 |
31,0 |
62,0 |
53,90 |
1,519 |
1,617 |
29 |
5700 |
33,0 |
66,0 |
55,86 |
1,570 |
1,676 |
30 |
5900 |
36,0 |
72,0 |
57,82 |
1,636 |
1,735 |
31 |
6000 |
37,5 |
75,0 |
58,80 |
1,661 |
1,764 |
32 |
6040 |
38,0 |
76,0 |
59,19 |
1,669 |
1,776 |
33 |
6080 |
39,0 |
78,0 |
59,58 |
1,682 |
1,787 |
34 |
6114 |
39,5 |
79,0 |
59,92 |
1,688 |
1,798 |
154
|
|
|
|
|
Окончание табл. 4.3 |
|||
Номер |
Масса |
Угол рассогласования |
Действую |
Вращающий момент, Н-м |
||||
|
|
щая сила F, |
|
|
|
|||
груза т, г |
е,гр- |
&, эл. гр. |
расчёт |
экспери |
||||
|
|
Н |
|
мент |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
35 |
6130 |
40,0 |
80,0 |
60,07 |
1,694 |
|
1,802 |
|
36 |
6149 |
40,5 |
81,0 |
60,26 |
1,699 |
|
1,808 |
|
37 |
6163 |
41,0 |
82,0 |
60,40 |
1,703 |
|
1,812 |
|
38 |
6180 |
41,5 |
83,0 |
60,56 |
1,707 |
|
1,817 |
|
39 |
6193 |
42,0 |
84,0 |
60,69 |
1,711 |
|
1,821 |
|
40 |
6215 |
43,0 |
86,0 |
60,91 |
1,716 |
|
1,830 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.4 |
||
|
Геометрические соотношения муфты MS12UR04 |
|
|
|||||
Соотношения размеров муфты |
Диапазоны оптимальных значений |
|||||||
|
MS12UR04 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
У |
- 5 н |
7 - 6 |
" |
^'Чопт |
|
ЛА,2опт |
||
|
|
Л-2 — |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
а-т |
|
|
|
|
||
|
0,32 |
0,094 |
|
0,31-0,29 |
|
0,25 - |
0,28 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.5 |
||
|
Магнитный поток и момент муфты MS12UR04 |
|
|
|||||
Определяемые |
Аналитический |
Численный |
Эксперимент |
|||||
величины |
расчёт |
расчёт |
||||||
|
|
|
||||||
Магнитный поток |
|
|
|
|
|
|
||
с полюса Ф, Вб |
334,8 • 10"6 |
— |
|
380,5 • 10~6 |
||||
(при д = 0°) |
|
|
|
|
|
|
||
Момент, переда |
|
|
|
|
|
|
||
ваемый муфтой |
1,72 |
|
— |
|
1,82 |
|
||
Мт а х , Н-м |
|
|
|
|
|
|
||
155
4.3. Методика расчёта радиальных магнитных муфт для герметичных машин
4.3.1. Общие методические рекомендации и исходные данные для расчёта магнитной муфты
Принимая во внимание современные методы проектирования различных электромеханических устройств [66, 73], методика проектирования магнитных муфт (ММ) должна содержать два этапа: предварительный и поверочный.
На предварительном этапе желательно использовать аналитические ме тоды расчёта, которые позволяют определить основные размеры устройства, являющиеся базой для применения численных методов на этапе поверочных расчётов. При этом ММ рассчитывается как элемент турбомеханизма, влияю щий на динамику его работы и определяющий эксплуатационные характери стики машины в целом. На практике разработчику приходится выполнять рас чёты либо для определения типа стандартной ММ [40], либо для проектирова ния оригинального устройства, наиболее подходящего по техникоэкономическим показателям к проектируемому турбомеханизму. Вопросы вы бора ММ стандартной конструкции детально рассмотрены в специальной лите ратуре [40].
Наибольший интерес представляют проблемы, связанные с разработкой оригинальных машин, использующих самые современные достижения науки и техники.
В качестве исходных данных необходимо иметь следующие группы ве личин: параметры турбомеханизма, параметры применяемого электродвигате ля, параметры среды, характеристики применяемых постоянных магнитов.
Параметры турбомеханизма:
1.Расход среды Q„, м3 / с.
2.Напор Н, м или давление Р, Па.
3.Номинальная частота вращения рабочего колеса п, об/мин.
4.Коэффициент полезного действия г\, %.
156
5.Момент инерции вала и рабочего колеса J, кг • м2.
6.Механическая характеристика (зависимость момента нагрузки М от частоты вращения Q).
Параметры применяемого электродвигателя:
1.Номинальная частота вращения пд, об/мин.
2.Номинальная мощность на валу Рд, Вт.
3.Номинальный момент на валу Мд, Н • м.
4.Момент инерции ротора 3Д, кг • м2.
5.Напряжение питания U„, В.
6.Полные реактивные сопротивления статора, Ом.
7.Полные реактивные сопротивления ротора, Ом.
8.Полные реактивные сопротивления взаимной индукции, Ом.
9.Активные сопротивления статора и ротора, Ом.
10.Уравнение механической характеристики.
Параметры среды:
1.Плотность р, кг / м3.
2.Температура tp, °С.
3.Кинематическая вязкость v, м /с.
Характеристики постоянного магнита:
1. Характеристика размагничивания В(Н).
-з
2.Плотность рм, кг / м .
3.Максимальная рабочая температура &тах, °С.
4.Температурный коэффициент магнитной индукции осв, % / К.
5.Температурный коэффициент коэрцитивной силы ан, % / К.
157
43.2.2. Высота магнитов
Определяем суммарную высоту постоянных магнитов LM в соответствии с оптимальной величиной Xiom = 0,31:
|
L «=1T-- |
(4-25) |
|
'Чопт |
|
Если магниты имеют одинаковую толщину hm, то |
|
|
|
h m = L M / 2 . |
(4.26) |
4.3.2.3. Определяем оптимальное значение Х20Ш'- |
|
|
^2опх = 0,6791-1,3639- Х1от, |
(4.27) |
|
Х2от = 0,6791 -1,3639 • 0,31 = 0,256 . |
(4.28) |
|
43.2А. Максимальное значение индукции в немагнитном зазоре под |
||
центром полюса |
|
|
в б т = |
^-нс -вг |
( 4 2 9 ) |
|
М-о • н с + в г • х1от |
|
4.3.2.5. Величина желательного полюсного деления, м
5„ |
(4.30) |
|
|
а - ^2опт |
|
где а — коэффициент полюсного перекрытия, зависит от формы распределения индукции под полюсом по средней линии (а = 0,67 - 0,8). При синусоидальном распределении индукции коэффициент а определяется точно и равен
а = - = 0,637. |
(4.31) |
71
159
4.3.2.6.Максимальный крутящий момент магнитной муфты
Вслучае применения наиболее распространённого асинхронного элек тродвигателя, максимальный момент муфты может быть принят равным мак симальному моменту электродвигателя [3, 40].
При этом величина кратности максимального момента по сути, равна коэффициенту перегрузочной способности кп
m M = M m a x / M M . |
(4.32) |
В случае применения других типов двигателей, величина перегрузочной
способности должна быть задана не менее чем 1,70. Более точно эта величина может быть определена при исследовании динамики работы турбомеханизма. Однако в любом случае необходимо учитывать, что математическая модель не в состоянии учесть всех возможных воздействий на машину, работающую в ус ловиях реального производства продолжительное время, а коэффициент кп за даёт запас устойчивости при передаче момента вращения ММ.
4.3.2.7. Определяем диаметр муфты
D = 3-r |
^ ^ |
М |
(4.33) |
|
1 |
|
hm '^3 *SH |
"*Ч |
М |
|
V-BL-^-5 -к, |
-к, |
||
где Ml m a x = кп • Мп ; Х3 = l/D; к, = 0.4295 • А,^7649; к 2 = 1.31 -1.845 • Х2.
При расчёте цилиндрических муфт соотношение Л-з, равно как и размеры D и /, задается из конструктивных соображений [40, 72, 92, 94].
4.3.2.8. Толщина магнитопроводов муфт
Толщина магнитопроводов может быть определена из условия, что в нём замыкается половина магнитного потока полюса.
160