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)
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.
Расчет магнитной цепи
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)
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.
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)
где с 
мм – гарантийный просвет. Принимаем с = 150 мм;
t 
мм – ограниченная величина приподнимания вала двигателя
относительно оси колесной пары. Принимаем t = 20 мм.
Участок сердечника якоря
Площадь поперечного сечения ярма сердечника якоря
, (4.22)
Величина магнитной индукции рассчитывается по формуле
, (4.23)
По индукции 
= 1,8 Тл согласно [1], из Приложения «В» находим напряженность 
14200 А/м.
Длину магнитной линий снимаем с учетом масштаба с эскиза магнитной цепи. La = 0,1625 м.
Падение магнитных потенциалов в сердечнике якоря
, (4.24)
Результаты вышеприведенных и последующих расчетов сведены в таблицу 4.1.
Дата: 2019-07-31, просмотров: 202.
