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关于发电机转子的强度的测算

时间:2011-12-22 8:30:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

  1. 1屏蔽筒在脱落状态下的最大应力由于该电机属于实验型电机,许多不确定因素可能导致屏蔽筒的脱落,为了保证该电机即使在实验阶段出现屏蔽筒脱落,也不会发生屏蔽筒断裂损坏电机的内部和危及人生财产安全,所以,有必要校核需要屏蔽筒在脱落状态下的最大应力。屏蔽筒在脱落状态下边缘完全自由,将其简化为薄壁圆环即使屏蔽筒非正常地出现脱落,该最大危险应力小于屏蔽筒材料的屈服极限,该应力保证屏蔽筒仍然可以重新安装使用。该应力只要小于屏蔽筒的强度极限,就可以保证屏蔽筒不会断裂。

  1. 2屏蔽筒与磁钢箍旋转动应力计算假定转子轴向的变形不受到任何外加约束,将屏蔽筒与磁钢箍看作等厚度高速旋转圆盘,由于圆盘的几何形状及离心力均对称于圆盘中心轴,是属于与极角无关的轴对称平面应力问题。同时屏蔽筒边缘自由,则其变形与应力计算公式为。1. 3屏蔽筒与磁钢箍的最大和最小过盈量屏蔽筒与磁钢箍是采用热套配合进行装配的。

  热套配合的关键在于选择屏蔽筒内径和磁钢箍外径之间的公差配合%.设装配接触面的公共半径为R C,接触压力为p C.将磁钢箍看作边缘自由的高速旋转圆盘,则由旋转离心力产生的径向变形为了保证屏蔽筒与磁钢箍之间不松脱,屏蔽筒与磁钢箍之间的过盈量必须大于一个最小值。当接触压力p C = 0时,过盈量取得最小值% min见式。屏蔽筒最大许用应力与过盈量变化曲线从中可以看出,随着屏蔽筒材料的容许最大应力的增大,最大过盈量也增大,有效的过盈量区间增大。

  2有限元分析将转轴的转速效应转换为惯性负载,对转轴部件进行静态分析。假定转轴轴向变形不受任何约束,则可当作轴对称平面应力问题研究,分析时可只取径向横截面微段,采用plane82单元建立模型,如,x坐标轴向为转子部件横截面半径方向,AB为所取微段的宽度。从转子部件结构可知,模型边界条件为BH边与A G边y方向位移被约束,EF边y方向位移被约束,同时在磁钢箍与屏蔽筒的接触公共边EF受接触压力作用。

  用于有限元分析的转子结构微段经过ANSYS计算,在屏蔽筒脱落时,屏蔽筒在平均半径R处应力为148. 74 M Pa.当接触压力时,磁钢箍径向变形为0. 0709 mm,屏蔽筒的径向变形为0. 4447 mm,则松脱时最小过盈量为0. 3738 mm.通过以上ANSYS的复算,进一步证实了以上以简化模型进行的强度分析和计算的可靠度。

  3结束语根据转子部件的强度计算和ANSYS的复算,为屏蔽筒等关键部件的设计尺寸提供了依据。根据给出的有效过盈量区间,加上考虑热套温度必须小于磁钢箍中永磁材料的退磁温度,再考虑到该电机生产厂家的实际情况,最终选取屏蔽筒与磁钢箍的设计过盈量为0. 35 mm.该电机已经于2005年11月一次性现场热套安全成功。目前,该电机正在进行整机试验,实际工作转速达到8 000 r/ min以上,没有出现强度或者安全问题。