Металл для валов электродвигателей

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВАЛУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

Классификация и технические требования к валам. Вал в электрической машине является наиболее нагруженной деталью, передающей крутящий момент исполнительному механизму.
От прочности и жесткости вала зависят надежность и качество работы электрической машины. Валы имеют ступенчатую форму с уменьшающимися по диаметру ступенями к обоим концам.

Рис 1. Вал электродвигателя. а) вал электродвигателя серии 4А; б) вал тягового электродвигателя.

Конструкция валов (рис. 1) зависит от характера работы двигателя. Вал тягового электродвигателя более нагружен, поэтому переход от одной ступени к другой выполнен плавным, в форме радиуса, называемого галтелью. Этим достигается снижение концентрации напряжений в местах перехода. У вала электродвигателя единой серии в местах перехода ступеней имеется небольшое занижение диаметра, предназначенное для выхода круга при шлифовании. Для крепления пакета сердечника на валу предусмотрена шпоночная канавка. У валов небольшого диаметра вместо шпоночной канавки делают рифление. Валы электрических машин изготавливаются из углеродистой стали марки 45 (ГОСТ 1050 — 60). Для наиболее нагруженных валов применяется легированная сталь марки 20ХНЗА или 30ХГСА.
Для получения мелкозернистой структуры заготовки валов подвергают термообработке (нормализации). Вал является наиболее точной деталью электрической машины. Большинство его поверхностей изготовляют по 2 — му классу точности системы отверстия и 7 — му классу чистоты (ГОСТ 2789 — 59).
Особенно точно должны быть изготовлены ступени валов под подшипник. При изготовлении ступеней по 2 — му классу точности сумма овальности и конусности должна быть не более половины допуска на изготовление.
На чертежах валов указывают также допускаемые отклонения на расположение отдельных поверхностей. Например, для вала (рис. 1а) отклонение от соосности шеек под подшипник не должно быть более 0,015 мм.

Источник

Вал электродвигателя, его диаметр и прочие характеристики

В статье мы опишем вал электрического двигателя, его основные параметры и показатели. Деталь является важной составляющей мотора, именно по ее характеристикам определяются все базовые параметры силовых агрегатов. Рассмотрим же данный вопрос более конкретно.

Одна из задач электродвигателя – передача усилия от рабочего агрегата на исполнительные механизмы. Задача в принципе несложная, но она требует наличия в конструкции мотора связующего звена. В большинстве современных приборов такой деталью является ротор, обладающий соединительными концами. Один из таких элементов имеет форму вала и выводится за пределы корпусной оболочки двигателя. Именно этот компонент является незаменимым в компоновке электрического двигателя и во многом определяет его параметры. Как именно это происходит, рассмотрим далее.

Общие особенности детали

Из ключевых параметров, оценивающих вал мотора, стоит выделить диаметр и длину свободного вылета. Последний показатель определяет ту часть, которая находится снаружи корпуса и выполняет передачу момента.

Визуально вал имеет форму стального стержня, по всей длине с разными показателями диаметра. В середине магнитного привода находится самая толстая часть вала, ведь именно на нее приходится львиная доля всех нагрузок двигателя. Дальше идут колена с меньшими диаметрами, включающие подшипники габаритов, соответствующих расчетам показателей выходного кольца.

Точный показатель диаметра напрямую зависит от предстоящих условий и уровней нагрузок, которые задаются электродвигателю предварительно, при изготовлении.

Читайте также:  Печи для отжига металла это

Разнообразие устройств

Вал, несмотря на свою универсальность конструкции, может быть исполнен в разных типоразмерах, каждый из которых отличается технологическими параметрами, габаритами, назначением и другими характеристиками.

Исходя из области использования электрического двигателя, валы бывают таких двух типов:

  • конического. Устанавливаются на моторах, управляемых работой экскаваторов, подъемных кранов, лебедок;
  • цилиндрического. Являются более распространенными, находят свое применение в компонентах оборудования практически любого назначения.

Еще одна популярная классификация – по функциональности и назначению двигателя. Валовый элемент может иметь один или два конца. В последнем случае «хвосты» могут быть все одинакового диаметра, или же показатель может отличаться. Зачастую валы монтируются в конструкции трехфазных электродвигателях специального и общепромышленного назначения.

Также довольно часто встречаются компоновки, в которых один конец конический, а другой – цилиндрический. Этот вариант характерный для моторов кранов, для которых характерна многозадачность. К таким ситуациям относится, к примеру, подъем и опускание груза, то есть разные по направлению задачи.

Конструкция подразумевает постоянное накрытие второго конца колпаком, поэтому, реализация модели с двумя валами выходного типа имеет индивидуальный характер.

В процессе передачи валом усилий, осуществляется также задание необходимой частоты вращения машин, реализуемых определенные задачи. Для этого также дополнительно применяются муфты, шкивы, шпонки. Особенно распространено это в механизмах с прямым подключением двигателя, например, в автоматических стиральных машинах.

Основные требования к детали

Исходя из того, что в процессе эксплуатации электродвигателя именно вал принимает на себя самую большую нагрузку, к нему выдвигаются параметры повышенной требовательности. Начиная от уровней жесткости и прочности, заканчивая возможностью бесперебойной работы, все подлежит тщательному контролю. Полное соответствие параметров напрямую определяет качество работы отдельного мотора и целых агрегатов и производственных систем.

Ориентируясь на характер применения вала, производители внедряют вышеописанные характеристики на определенном уровне. К примеру, выносливость мотора, устанавливаемого на экскаватор должна быть на порядок выше аналогичного показателя и вала для двигателя гидравлического насоса.

Основные условия полного соблюдения технических требований:

  • плавные переходы в диаметрах компонентов. Осуществляется с целью максимального снижения потенциальных напряжений;
  • реализация канавок шпоночного типа для валов с крупным диаметрами. Для более надежного закрепления сердечника;
  • производство детали из прочной углеродистой стали (марки 45) или же из стали легированной ключевая черта последнего материала – наличие примесей других металлов: никеля, хрома. Это делается с целью обеспечить максимально возможную прочность и устойчивость, к разнотипным нагрузкам;
  • проведение термообработки стальных заготовок для нормализации параметров;
  • определение точности класса 2 для всех ступеней, разработанных для подшипников.

Полное соответствие детали всем вышеупомянутым требованиям дает возможность вам купить электрический двигатель, с высоким рабочим ресурсом, который подойдет для приведения в действие разномасштабных машин и даже производственных линий.

Направление вращения вала

Данное значение является важным для избегания ошибок в процессе работы вала и не допуска его оборотов в противоположном от заданного направлении. Как правило, на корпусах моторов или же приводных частях наносятся стрелки, указывающие на направление вращения двигателя.

Но, если данной информации нет ни на корпусе, ни в документах, то ее можно определить самостоятельно, сейчас опишем как. Первое, что стоит учитывать перед началом – это то, что поиск направления осуществляется с той стороны, на которой размещается единственный конец вала. Если же конструкция предполагает 2 конца, тогда определение момента вращений нужно начинать со стороны вала с большим диаметром.

Ориентируясь на ГОСТ №2672-85, укажем, что движению вала в правую сторону полностью отвечает вращение детали по часовой стрелке. Если говорить о самых популярных двигателях с питанием от трехфазных сетей и короткозамкнутыми роторами, то у них оборот вала направо будет осуществляться иначе. Оно имеет место, если поочередность фаз, передаваемых напряжение на концы статорных обмоток будет полностью соответствовать последовательности их маркирования. То есть все должно идти поочередно в алфавитном порядке – U1, V1, W1.

Читайте также:  Кал имеет запах металла

Правосторонние обороты

Если мы имеем дело с однофазными моторами с роторами короткозамкнутого типа, тогда вращение компонента по ходу часовой стрелки будет осуществляться при подаче фазы на конец рабочих обмоток.

Когда возникает необходимость в изменении направления оборотов вала в моторах с трехфазными двигателями, тогда следует пошагово выполнить действия по смене основного направления.

Алгоритм по смене направления движения:

  1. отключение двигателя от источника питания;
  2. снятие крышки с коробки клемм;
  3. поменять местами жилы силового кабеля по определенной схеме: жила с черной изоляцией L3 теперь соединяется с контактом V1. Коричневая же жила L2 подключается с контактным элементом W1

Осуществление реверса

Для однофазных электродвигателей данная возможность реализуется посредством обратного подключения фазы на исходные контакты рабочих обмоток. Также, внедрить возможность переподключения можно с использованием переключателя на 3 контакта.

Определение показателей при помощи вала

Как мы уже писали ранее – параметры вала двигателя играют важную роль при проверке значений двигателя, на который он и устанавливается. К таким показателям можно отнести ключевой фактор – мощность. Всего существует несколько методов подсчета ресурса мотора:

  • по размерам и длине;
  • непосредственно по диаметру;
  • по показателям тока и сопротивления;
  • обыкновенным замером при помощи счетчика.

По габаритам

Способ является одним из простейших, ведь все модели двигателей, так или иначе, имеют разные габариты. Точно подсчитать мощность агрегата можно, проведя сравнительный анализ габаритов с таблицей определения мощности. Вот пример некоторых моделей, представленных в ней.

Таблица 1. Размеры двигателей АИГ 56

Наименование двигателя Габариты Монтаж с помощью лап, мм Крепеж фланцем, мм Вес
l30/d30/h31, мм I1 H D1 I10 b10 d20 d22 кг
АИР 56 А2 197х 145 х 88 23 56 11 71 90 115 10 3,5
АИР 56 В2 3,8
АИР 56 А4 3,4
АИР 56 В4 3,8

Данные параметры представлены и для других модификаций силовых агрегатов типа АИР.

Для самостоятельного определения мощности стоит знать такие размеры:

  • высоту, длину и ширину корпуса;
  • расстояние от пола до середины вала;
  • диаметр и длину непосредственно вала;
  • монтажные расстояния. Исходя из спецификации, определяются они по лапам или фланцам.

По диаметру

Здесь также не все однозначно, ведь параметр напрямую не зависит от диаметра, модели с одинаковым значением вала могут иметь разные мощности. Приведем некоторые примеры, из самых простых модификаций.

Таблица 2. Диаметры валов и их соотношение с мощностями и оборотами.

Мощность силового агрегата(кВт) Диаметр вала (мм) Пример модели устройства
3000 об/мин 1500 1000 750
0,18 11 11 14 АИР 56 В4
0,25 14 19 71 В8
0,37 14 19 22 80 А8
0,55 19 71 В6
0,75 19 22 24 71 А2, 90 LA8

Мощность по уровню тока

Здесь все можно провести, применяя в подсчетах одну формулу, но перед этим стоит выполнить действия:

  • присоединить мотор к сети питания и измерять уровень напряжения;
  • прибегаем к помощи ампер- или мультиметра для определения задействованного тока каждой обмоткой по отдельности;
  • подсчитываем сумму всех токов 3 фаз и увеличиваем результат на имеющиеся значения напряжения.
Читайте также:  Что относится к жидкому металлу

Последний шаг осуществляется по вышеуказанной формуле:

Р – мощность двигателя;

U – уровень напряжения;

L a, b, c – токи 1, 2 и 3 фаз соответственно.

Подсчет количества оборотов вала

Как можно увидеть на одной из описанных ранее таблиц, модели трехфазных двигателей асинхронного типа имеют 4 показателя частоты оборотов ротора: 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин. существует 2 способа определить это значение: с помощью маркировке на корпусе устройства, либо же самостоятельно осмотреть статорную обмотку. Для этого достаточно демонтировать задний кожух и найти медный моток.

У силовых агрегатов с частотой в 3 тысячи оборотов, катушка занимает ровно половину окружности – 180 градусов. Исходя из этого, можно говорить, что первые и последние компоненты секции являются параллельными, к середине же они перпендикулярны. У моделей на 1500 вращений, угол уже 120 градусов, на 1000 — 90˚, а на 750 соответственно – 45 ˚.

Определение частоты амперметром

Обороты вала также определяются при помощи полюсов, точнее, их количества. С данной целью мы прибегаем к применению миллиамперметра, щупы которого подсоединяем к магнитной обмотке. Когда вал начнет вращаться, стрелка измерительного прибора сразу начнет отклоняться от исходного «нулевого» положения. Количество отклонений стрелки за каждый оборот указывает на число полюсов.

Можно также ознакомиться с заводской маркировкой, которая указывает на количество полюсов. По умолчанию, модификации на 3000 оборотов имеют 4 полюса. Самые простые на 750 вращений укомплектованы 8 полюсами.

Другие особенности расчета диаметра

Довольно часто в современных электрических двигателях применяются валы полого типа. Связанные нагрузки оказывают кручение на компонент, тем самым вызывая деформации на поверхности, в том числе и на внутренней части. Это позволяет использовать механизмы с полыми валами для двигателей вертикальной компоновки.

Определение диаметра вала для такого силового агрегата также требует некоторых усилий. Два показателя диаметров: внутренний и внешний не являются стандартизированными категориями. Эта особенность не позволяет упрощать процедуру расчета путем использования математических соотношений.

Еще один способ, также применяемый некоторыми инженерами – установка ограничений на показатель скручивания, которое может иметь место при работе компонента. Крутильные отклонения нагрузок имеют значения, прямо пропорциональные габаритам вала, то есть, чем шире диаметр, тем выше показатель сопротивления.

Главное, чтобы вращаемый компонент не имел больших размеров, во избежание отклонений по длине более й градуса, в 15-20 раз превышающей диаметр.

Терминология вала

Работа данного элемента статора характеризуется несколькими терминами, которые также применяются при подсчете диаметров.

Пусковой момент – механический термин, характеризующий вращение, которое развивает двигатель на статоре при запуске. Возникает при прохождении через агрегат тока в условиях полного напряжения. Сам вал должен быть застопоренным.

Минимальный момент (М min.) – обозначается низкая точка на кривых оборотов моментов и частот мотора. Нагрузка же привода постепенно увеличивается до максимальных показателей вращения.

Момент блокировки, также известен как предельный перегрузочный. Создается управляющим устройством типа АС, у которого номинальное напряжение поступает при нормальных частотах. Скачки скорости оборотов при этом отсутствуют.

Выводы

Как можно видеть, статор и его составные элементы являются неотъемлемыми частями электрического мотора. Они напрямую определяют функциональные характеристики агрегатов, из-за чего при выборе конкретной модели необходимо тщательно обращать внимание на значение диаметра.

На большинстве модернизированных общепромышленных приспособлениях производители указывают все нужные характеристики в маркировках. Для более точного определения вы можете воспользоваться таблицами, в которых указаны точные значения диаметра, для отдельных типоразмеров.

Нет необходимости брать деталь с высоким показателем, главное, чтобы параметр отвечал требованиям имеющегося производственного оборудования.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector