Быстрый поиск

Курсовая работа: Проектирование тягового электродвигателя

Полученные размеры паза якоря должны удовлетворять следующим условиям:

– bп = 10,3 удовлетворяет;

– hп = 33,1 удовлетворяет.

, (2.22)

Ширина зубца на поверхности якоря bz1

, (2.23)

Шаг по пазам в расчетном сечении tz1/3 (на высоте 1/3hп )

, (2.24)

Ширина зубца в расчетном сечении bz1/3

, (2.25)

Шаг по дну пазов

, (2.26)

Ширина зубца у основания bz2

, (2.27)

Необходимо проконтролировать, чтобы выполнялось условие

bz2 ³ 7 мм, для обеспечения достаточной механической прочности зубца.

Магнитный поток находим по выражению

, (2.28)

где ku – коэффициент, учитывающий потери напряжения на внутренних

сопротивлениях обмоток двигателя.

, (2.29)

Далее определяем длину шихтованного пакета якоря

, (2.30)

где Вz1/3 – индукция в зубцах якоря. Принимаю Вz1/3 = 1,8 Тл;

ad – расчетный коэффициент полюсного перекрытия, для машины без

компенсационной обмоткой. Принимаю ad = 0,64;

Кс – коэффициент заполнения пакета сталью. Принимаю Кс = 0,97.

la 315 мм при опорно-рамном подвешивании и односторонней зубчатой передаче, что удовлетворяет условию.

2.2 Параметры обмотки якоря

Выбрав тип обмотки и геометрию активного слоя якоря, устанавливаю шаги обмотки якоря.

Результирующий шаг обмотки в элементарных пазах или шаг по коллектору в коллекторных делениях при простой петлевой обмотке

. (2.31)

Первый шаг в коллекторных делениях

, (2.32)

Второй шаг в коллекторных делениях для простой петлевой обмотки

, (2.33)

Укорочение обмотки в коллекторных делениях

, (2.34)

Полюсное деление по окружности якоря

, (2.35)

Длина передних и задних лобовых участков якорных проводников

, (2.36)

Длина полувитка обмотки якоря

, (2.37)

Общая длина проводников обмотки якоря

. (2.38)

Сопротивление обмотки якоря при 20˚С

, (2.39)

Масса меди обмотки якоря

, (2.40)

3 Расчет щеточно-коллекторного узла 3.1 Выбор числа и размера щеток

Ток, протекающий через щетку, находим по формуле

, (3.1)

Определим требуемую площадь щеточного контакта одного щеткодержателя

, (3.2)

где jщ – плотность тока под щеткой.

Допустимую плотность тока назначаем по выбранной марке щеток, согласно[1]. Выбираю марку ЭГ51.

Принимаю jщ =12 А/см2.

Максимально-допустимая ширина щетки

, (3.3)

По ГОСТ 8611-57, согласно [1], выбираю ширину щетки и принимаю ее равной мм.

Далее рассчитываю длину щеточного контакта

, (3.4)

Принимаю nщ = 1 – число элементарных щеток по длине коллектора.

, (3.5)

Ориентируясь по ГОСТ 8611-57, согласно[1], выбираю составной тип конструкции щеток и принимаю длину одной щетки lщ = 40 мм.

Окончательная величина площади щетки Sщ

, (3.6)

Тогда точное значение плотности тока под щеткой

, (3.7)

3.2 Определение рабочей длины коллектора

Рабочую длину коллектора находим по формуле

, (3.8)

где bрб – осевой разбег якорных подшипников. bрб = 10 мм;

∆щд – толщина разделяющей стенки окна щеткодержателя. ∆щд = 5 мм;

r – размер фасок краев рабочей поверхности коллектора. r = 2мм.

Достаточность длины рабочей части коллектора по нагреву можно оценить по эмпирической формуле

, (3.9)

Далее определяю удельные и поверхностные потери на коллекторе от трения щеток по выражению

, (3.10)

где fтр – коэффициент трения щеток о коллектор. fтр = 0,23;

pщ удельное давление на щетку. Согласно [1], pщ =20 кПа;

Vku – окружная скорость коллектора при режиме испытательной

частоты вращения. Vku =1,35 · Vkmax = 1,35 · 47,35 = 63,92 м/с;

– суммарная площадь всех щеток на коллекторе.

= 2 р · Sщ · 100 = 2 · 10 ·100 = 2000 мм2;

– толщина межламельной изоляции. Принимаю

Из расчета видно, что удельные потери мощности на коллекторе не превышают допустимые, которые составляют 40…50 кВт/м2, значит рассчитанный щеточно-коллекторный аппарат, будет функционировать без опасности перегрева.

4. Расчет магнитной цепи

4.1 Сердечник якоря

Определяем высоту сечения ярма якоря

, (4.1)

где – индукция в сердечниках якоря. Принимаем =1,8 Тл;

dк диаметр вентиляционных каналов. Принимаем dк = 0,02 м;

nк – число рядов вентиляционных каналов. nк = 1.

Внутренний диаметр сердечника якоря

, (4.2)

Диаметр вала двигателя в его средней части при односторонней передаче

, (4.3)

Принимаю

Поскольку внутренний диаметр Di не совпадает с диаметром вала, решается вопрос о том, какой элемент будет сопрягающим между шихтованным телом якоря и валом двигателя

, (4.4)

117,48 – 99,82 = 17,66 мм.

т.е. устанавливают сплошную втулку якоря.

Ширина полюсного башмака

, (4.5)

Длина сердечника полюса

(4.6)

4.2 Главные полюса

Площадь поперечного сечения сердечника главного полюса

, (4.7)

где – коэффициент рассеяния обмоток главных полюсов. = 1,05;

Bm – индукция в сердечнике полюса. Bm(1,4…1,7) Тл.

Ширина сердечника главного полюса

, (4.8)

где kmсm коэффициент заполнения сталью сердечника. kmсm= 0,97;

kср коэффициент подреза углов сердечника полюса для лучшего

вписывания катушки возбуждения. При намотке меди на широкое

ребро kср= 1.

Сечение аb в основании рога полюса должно быть достаточным для прохождения магнитного потока к крайним участкам полюсного наконечника, для этого должно выполняться условие

, (4.9)

где – индукция в воздушном зазоре;

Bр допустимая индукция в основании рога полюса;

ab, bc – размеры снимаемые с эскиза с учетом масштаба изображения.

Определим индукцию в воздушном зазоре

(4.10)

Для этого найдем индукцию в воздушном зазоре

, (4.11)

По эскизу величина ab = 19 мм, bc = 46 мм.

Неравенство (4.10) выполняется.

Неравенство (4.9) выполняется.

На предварительном этапе высоту полюса hm примем

при 2р = 2, (4.12)

hm = 0,121 · 664,1 = 80,36 мм.

4.3 Остов

Для определения размеров остова сначала рассчитывается площадь сечения ярма остова

, (4.13)

где – индукция в остове. . Принимаю =1,4 Тл.

Расчетная длина ярма остова в осевом направлении при четырехгранном остове находится как наименьший из размеров.

, (4.14)

Принимаю

Средняя толщина остова

, (4.15)

Толщина остова в месте расположения главных полюсов

, (4.16)

Толщина остова в месте расположения добавочных полюсов

, (4.17)

Внешний размер остова

, (4.18)

где – величина воздушного зазора. Принимаем = 6 мм.

Ширина прилива под добавочным полюсом

. (4.19)

Процедура вписывания тягового двигателя в централь состоит в проверке, а при необходимости в корректировке предварительно найденных размеров магнитопровода с тем, чтобы обеспечить выполнения равенства

, (4.20)

где – величина гарантийного зазора. = 40 мм;

– подрез (прилив) остова со стороны моторно-осевых подшипников.

,принимаю f= - 24,44

Задача вписывания габаритов двигателя по высоте состоит в нахождении такой величины t превышения оси двигателя над осью колесной пары для выбранного значения просвета С, чтобы выполнялось следующее неравенство

, (4.21)