6. Вентиляційний розрахунок

Цій розрахунок виконують з метою визначення витрати повітря, яка необхідна для охолодження машини, і напору вентилятора, що забезпечує цю витрату. Точний вентиляційний розрахунок являє собою вельми складне завдання, тому тут застосовується наближений практичний метод розрахунку.

6.1 Середній діаметр зовнішньої поверхні охолодження корпусу (на рівні половини висоти ребер), мм,

,

(3.33)

де  мінімально допустима відстань від нижньої частини корпусу машини до опорної площини, обирається за [4], мм.

Підставляємо отримані значення у (3.33)

.

6.2 Коефіцієнт, що враховує зміну тепловіддачі за довжиною корпусу машини залежно від його діаметра і частоти обертання

.

6.3 Необхідна витрата повітря, м³/с,

,

(3.34)

де с_а ‑ питома теплоємність повітря, обирається за [4], с_а=1100Дж/(См³).

Підставляємо отримані значення у (3.34)

.

6.4 Витрата повітря (об’ємна швидкість потоку повітря), яка може бути забезпечена зовнішнім вентилятором, м³/с,

.

6.5 Натиск повітря, що розвивається зовнішнім вентилятором, Па,

.

Нерівність >виконується, а саме 0,029>0,062.

6.6 Маса двигуна і динамічний момент інерції ротора

Важливими технічними показниками асинхронного двигуна є його маса і динамічний момент інерції ротора. Значення останнього необхідно для розрахунку часу розгону або зупинки електродвигуна.

6.6.1 Маса ізольованого мідного дроту обмотки статора, кг,

.

6.6.2 Маса алюмінію короткозамкненого ротора, кг,

,

(3.35)

де ‑ товщина лопатки, мм,

;

‑довжина лопатки, мм,

;

‑висота лопатки, мм,

;

‑кількість лопаток.

Підставляємо отримані значення у (3.35)

.

6.6.3 Маса сталі осердь статора і ротора, кг,

.

6.6.4 Маса ізоляції статора, кг,

,

(3.36)

де ‑ середня ширина паза статора, мм,

.

Підставляємо отримані значення у (3.36)

.

6.6.5 Маса конструкційних матеріалів двигуна, кг,

.

6.6.6 Маса двигуна, кг,

.

6.6.7 Динамічний момент інерції ротора, кгм²,

.

7 Механічний розрахунок

7.1 Вихідні дані

Вихідними даними у розрахунку вала є розміри ротора, отримані у електромагнітному розрахунку і конструктивній обробці двигуна. Розміри кінця вала двигунів загального призначення, що виступають, обираються по ГОСТ 18709-73 и ГОСТ 20839-75. Розміри шпинок, а відповідно і шпиночних пазів, в залежності від діаметра кінця вала, що виступають, установлені ГОСТ 8788-68.

Кінці валів можуть мати циліндричну і конічну форми та переглядаються двома виконаннями – довгі та короткі.

Більш широке використання в двигунах загального призначення мають кінці валів циліндричної форми.

Вихідні дані:

мм;

l0 = 36 мм;

мм;

мм;

мм.

Попереднє значення діаметра вала під осердям

мм.

7.2 Розрахунок вала на жорсткість

7.2.1 Номінальний момент обертання двигуна

7.2.2. Радіальне зусилля передачі на кінець вала двигуна, що виступає

,

(4.1)

де − коефіцієнт, залежний від способу сполучення двигуна з приводним механізмом, обирається за [4], ;

–радіус обводу, на якому розташовані елементи, що передають зусилля, обирається за [4], мм.

Підставляємо отримані значення у (4.1)

.

7.2.3 Сила тяжіння осердя ротора з обмоткою та ділянкою вала на довжині осердя

.

7.2.4 Угин вала під дією на ділянці, що відповідає середині пакету

,

(4.2)

де − модуль пружності стали, = Па;

мм − відстань проміж умовними центрами підшипників;

а = b = 94,76 мм – частки від середини пакета осердя ротора.

S_a = S_b визначаються з допомогою табл. 4.1.

Рисунок 4.1 – Розрахункова схема вала асинхронного двигуна

Таблиця 4.1 – Розрахункові дані для визначення величини =

i	di, мм	, мм^4	yi, мм	, мм^3	, мм^3	, мм^-1
1	25	19165,04	7,5	421,88	421,88	0,02201
2	30	39740,63	94,76	850893,4	850471,52	21,40055

=мм^-1.

Підставляємо отримані значення у (4.2)

.

8.2.5 Прогин вала під дією сили посередині осердя, м,

,

(4.3)

де мм– відстань, яка відраховується від середини шківа або від кінця полу муфти;

–величина, яка визначаються з допомогою табл. 4.3.

Таблиця 4.3 – Розрахункові дані для визначення величини

i	di, мм	, мм^4	, мм^2	, мм^2	, мм^-2
1	25	19156,04	156,25	156,25	0,00815
2	30	39740,63	8979,458	8979,458	0,222

мм^-2.

Підставляємо отримані значення у (4.3)

.

7.2.6 Початковий розрахунковий ексцентриситет осердя ротора, що виникає через нерівномірність повітряного проміжку і прогин вала під дією сил і , мм,

,

(4.4)

де - коефіцієнт, який обирається за [4],=0,15.

Підставляємо отримані значення у (4.4)

.

7.2.7 При зсуві осердя на величину виникає початкова сила одностороннього магнітного тяжіння, Н,

.

7.2.8 Сталий прогин вала під дією сил магнітного тяжіння, мм,

.

7.2.9 Сумарний прогин вала посередині ротора у найгіршому разі, мм,

.

Перевірка:

у нас , для забезпечення нормальної роботи асинхронного двигуна необхідно, щоб.

7.2.10 Перша критична частота обертання двигуна , об/хв, з достатнім ступенем точності може бути знайдена за формулою

.

Другим критерієм жорсткості вала є забезпечення умови ;

.

7.3 Розрахунок вала на міцність

7.3.1 Розрахунок ведеться, виходячи з теорії найбільшої дотичної механічної напруги.

Розрахунок вала проводиться на ділянці с в найбільш навантаженому перерізі Г-Г (рис.4.1) виступаючого кінця вала, зменшеному на висоту канавки шпонки.

У даному перерізі вала згинальний момент на ділянці c, Нм,

,

(4.5)

де – коефіцієнт допустимого перенавантаження двигуна, обирається за [4],;

z₁ – відстань, яку відраховують від кінця полу муфти, z₁= с = 18 мм.

Підставляємо отримані значення у (4.5)

7.3.2 Момент крутний, Нм,

.

7.3.3 Момент опору при згинанні, мм³,

.

7.3.4 При сумісній дії згину і кручення зведена механічна напруга, Па,

,

межа текучості якісної сталі при розтягуванні

.