§ 3-2. Вал
Вал электрической машины служит либо для передачи вращающего момента электродвигателя к приводимому механизму, либо для передачи вращающего момента генератору от соединенного с ним первичного двигателя. Вал несет на себе массу вращающейся части машины и нагружен моментом вращения и изгибающим моментом передачи. Кроме того, вал испытывает воздействие одностороннего магнитного притяжения, возникающего при неравномерном воздушном зазоре.
Основные требования, предъявляемые к валу: жесткость в средней части, несущей сердечник ротора или якоря, с тем чтобы при работе машины прогиб вала не достигал недопустимых значений; прочность во всех его поперечных сечениях, достаточная для того, чтобы выдерживать без остаточных деформаций все нагрузки, возникающие при эксплуатации машины; превышение первой критической частоты вращения над рабочей не менее чем на 30%.
Соответствие вала проектируемой машины указанным требованиям проверяется механическим расчетом после построения продольного разреза машины.
Размеры
вала определяют при разработке конструкции
машины, начиная с диаметра d1
и
длины выступающего цилиндрического
конца вала
,
которые принимают в зависимости от
момента вращения при номинальном режиме
работы машины согласно табл. 1-З (все
размеры в мм). Номинальный момент вращения
(Нм)двигателя
;(3-1
а)
генератора
.(3-1
б)
где Р2 — номинальная мощность, Вт; n — номинальная частота вращения, об/мин.
Для машин постоянного тока с h ≥ 355 мм, работающих главным образом в относительно тяжелых условиях с большими перегрузками, применяют валы с конусной формой выступающего конца вала и размерами в соответствии с ГОСТ 12081.
Диаметр вала под подшипник d2 и диаметр вала за подшипником d3 принимают в зависимости от выбранного наружного диаметра выступающего конца вала d1согласно данным табл. 3-1.
Таблица 3-1
-
d1
d2
d3
7
8
12
9
10
15
11
12
17
14
15
20
16
17
22
19
20
26
24
25
32
28
30
37
32
35
44
38
40
49
42
45
54
48
50
60
55
60
72
60
65
77
65
70
82
70
75
87
75
80
92
80
85
99
85
90
104
90
95
109
95
100
114
100
105
119
110
120
134
120
138
148
Валы диаметром в средней части до 100 мм изготовляют, преимущественно из прокатанных цилиндрических прутков стали 45, но могут использоваться и другие марки; такие валы проектируют с возможными минимальными переходами от одной ступени к другой, чтобы уменьшить трудоемкость механической обработки и количество отходов. Для изготовления валов с большим диаметром применяют заготовки также из стали 45, получаемых методомковки или прессовки.
На выступающем конце вала фрезеруют шпоночную канавку, ширину и глубину которой принимают по табл. 1-3. Шпоночные канавки фрезеруют также и на других участках вала — вместе расположения сердечника, вентилятора и коллектора (у машин постоянного тока). Для унификации на перечисленных участках вала целесообразно применять шпоночные канавки таких же размеров, как на выступающем конце вала, у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при h ≤ 250 мм сердечник ротора насаживают на вал с прессовой посадкой с нагревом без шпонки. У асинхронных двигателей с фазным ротором и у синхронныхмашин в валу просверливают центральное отверстие для размещения кабелей или шин, соединяющих обмотку с контактными кольцами.