电机转子计算书.docx
《电机转子计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机转子计算书.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
电机转子计算书
一．轴的挠度及临界转速、强度、刚度计算书
（一）、轴的挠度及临界转速计算
1.转子重量：
G＝38000Kg
2.有效铁心长度：
L＝109cm
3.转子外径：
D＝288.6cm
4.转轴的简化图形如图1所示
图1转轴简化图形
轴段
di
cm
ji
cm4
xi
cm
xi3
cm3
xi3-xi-13
cm3
（xi3-xi-13）/ji
cm-1
a-b
1
12.5
1198
5.5
166.375
166.375
0.139
2
14.0
1886
15.5
3723.875
3557.5
1.886
3
15.6
2907
47.5
107171.875
103448
35.586
4
17.7
4818
92.5
791453.125
684281.25
142.026
∑
kab=179.637
c-b
1
12.5
1198
5.5
166.375
166.375
0.139
2
14.0
1886
15.5
3723.875
3557.5
1.886
3
15.6
2907
53.5
153130.375
149406.5
53.395
4
17.7
4818
98.5
955671.625
802541.25
166.571
∑
Kbc=222.191
5.单边平均气隙：
δ＝0.22cm
6.轴在b点的挠度系数：
αbb=
7.磁拉力刚度
k0＝
8.初始单边磁拉力
P0＝k0.e0=73257×0.1×0.7=5153Kg
9.由重量G引起在b点的挠度：
f1=Gαbb=2200×16.8×10-6=0.03696cm
10.单边磁拉力引起轴在b点的挠度：
f2=f0（1-m）=0.0237（1-0.086）=0.0055
式中：
f0＝［P0/G］f1＝［1412／2200］×0.03696＝0.0237
m=f0/e0=0.0237/0.022=1.0773e0=0.1δ=0.1×0.22=0.022
11.轴在b点的总挠度f=f1+f2=0.02688+0.0055=0.0495
12.挠度占气隙的百分数f′=0.0495/0.7×100%=7.1%
13.许用挠度［f］=8%>7.1%,因此轴的挠度满足要求。
14.转轴临界转速：
nkp=200
（nkp-nN）/nN=（912-200）/200=356%>30%,因此轴的临界转速满足要求。
（二）、轴的疲劳强度的安全系数计算：
轴的疲劳强度按轴上长期作用的最大变载荷进行计算，对同步电动机来说可按3倍的额定转矩来计算，轴的疲劳强度校核主要是长期受载荷作时危险截面的安全系数校核，具体计算如下：
1、轴系受力分布图
轴系受力可按集中载荷考虑，受力如下图所示，其中G＝38000Kg（按转子整个重量计算）,单边磁拉力P0=5153Kg,P0+G=43153Kg。
按受力及弯矩关系得：
RA＋RB＝43153RA×2091＝RB×2520计算得：
RA＝23584KgRB＝19569Kg
额定转矩TN＝9550×P／n＝9550×6400／200＝305600N.m
3倍额定转矩3TN＝916800N.m
轴的疲劳强度安全系数校核计算公式如下：
（具体参数代表的含义见下面说明）
弯曲应力安全系数：
Sσ＝
（a）
扭转应力安全系数：
Sτ＝
（b）
弯扭合成安全系数：
S＝
（c）
2、参数选取
（1）、材料性能由表15-1,材料的拉伸强度极限σB=1080MPa，材料的拉伸屈服强度σS=930MPa，材料的弯曲疲劳极限σ-1=543MPa，材料扭转疲劳极限τ-1=314MPa,取材料的扭转屈服强度τS=0.585×σS=0.585×930=544MPa。
（2）、尺寸系数：
由轴径d>150－500，查表2－8得：
εσ＝0.6，ετ＝0.6。
（3）、表面质量系数：
因轴未作任何强化处理，由粗糙度，查表2－10得β＝0.96。
（4）、应力集中系数
a.由轴径D=φ680,σB=1080MPa,D/d=680/580=1.17,r/d=25/680=0.0367,由表2-5查得Kσ＝1.96，Kτ＝1.43。
b.由轴径d=φ470,σB=1080MPa，D/d=580/470=1.23,r/d=25/470=0.05,由表2-5查得,Kσ＝2.04，Kτ＝1.60。
c.由轴径d=φ440,σB=1080MPa，D/d=580/440=1.32,r/d=25/580=0.043,由表2-5查得,Kσ＝2.06，Kτ＝1.70。
3、疲劳强度校核：
（按传动轴校核）（含主要参数计算如下）
弯矩Mc＝23584×X×10
抗弯截面模数:
Z＝πd3/32
抗扭截面模数：
Zp=2Z
弯曲应力的应力幅：
σa=Mc/Z
平均应力幅：
σm=0
3倍额定转矩时扭转应力的应力幅和平均应力幅:
τa=τm=Td/（2×Zp）
参数计算结果见下表：
Mc（N.m）
Z（m3）
Zp（m3）
σa＝Mc/Z（MPa）
σm
（MPa）
τa=τm＝T/（2XZp）（MPa）（3倍额定转矩时）
（φ680）
493141
0.031
0.062
15.9
0
7.40
（φ440）
252636
0.008
0.016
15.6
0
28.65
（φ470）
243835
0.010
0.020
19.4
0
22.92
对于以上截面的参数代入公式（a）、（b）、（c）得下面数据表：
Sσ
Sτ（3倍额定转矩时）
S（3倍额定转矩时）
（φ680）
10.1
13.9
8.17
（φ470）
7.9
4.08
3.63
（φ440）
9.7
3.11
2.96
对于锻钢［S］＝1.3－1.5，各个台阶的安全系数最小为2.96均大于1.5，因此轴的疲劳强度计算合格。
（三）、轴的静强度校核
轴的静强度校核是计算轴的危险截面在短时最大载荷（包括冲击截荷）时的安全系数，所谓危险截面是受力较大截面积较小即静应力较大的截面。
危险截面的安全系数的校核式为：
S0＝
（d）
式中：
―只考虑弯曲时的安全系数
―只考虑扭矩时的安全系数
＝
（e）
＝
（f）
式中：
σS―材料的拉伸屈服强度
τS―材料的扭转屈服强度
Mmax、Tmax―轴危险截面的最大弯矩和最大扭矩
Z、Zp―轴危险截面的抗弯和抗扭截面模数
对于42CrMo不锈钢，σS＝930Mpa，
τS=0.585×σS=0.585×930=544MPa，
受冲击载荷时转矩为：
T＝
其它数据列表如下：
M（N.m）
Z（m3）
Zp（m3）
（φ680）
493141
0.031
0.062
（φ440）
252636
0.008
0.016
（φ470）
243835
0.010
0.020
将以上数据代入公式（d）、（e）、（f）中得各截面安全系数列表如下：
S0σ
S0τ（受冲击载荷）
S（受冲击载荷时）
（φ680）
58.5
22.2
20.8
（φ440）
29.4
2.86
2.8
（φ470）
38.1
3.58
3.6
查表得42CrMo不锈钢许用安全系数[S0]=1.2－1.4,以上各危险截面在受冲击载荷作用下最小安全系数为2.8均大于1.4，因此轴的静强度计算合格。
（四）轴的刚度计算
1、轴的扭转强度计算
（1）额定转矩TN＝9550×P／n＝9550×6400／200＝305600N.m
（2）轴系中轴伸端最小轴径为φ470mm由扭转应力公式：
τ＝TN/（πd3/16）＝16×305600／（3.14×0.473）=15MPa
15MPa<[τ]=30MPa所以扭转强度满足要求。
2、轴的扭转刚度计算
（1）额定转矩TN＝9550×P／n＝9550×6400／200＝305600N.m
（2）轴系中轴伸端最小轴径为φ470mm由扭转刚度公式：
θ＝
（º/m）
式中G―材料的剪切弹性模量对于42CrMo锻钢G＝200×109N/m2
Ip―横截面对圆心的极惯性矩Ip＝
在精密、稳定的传动中，许用扭转角[θ]＝0.25－0.5（º／m）,0.0327<[θ],所以扭转刚度满足要求。
二．TAW6400－30／3250转子支架强度计算书
1.基本数据：
单位:
cm
（1）额定功率：
PN＝6400（kW）
（2）额定转速：
nN=200（rpm）
（3）过速：
np=240（rpm）
（4）过载倍数：
Kp＝3
（5）辐板上数目：
m=6
（6）弹性系数：
E＝1750000（Kg/cm2）
（7）铸钢材料屈服点：
σs=2700（Kg/cm2）
（8）额定转矩：
Mn＝97500
97500×6400/200=3120000（Kgcm）
（9）磁极数目：
2P=2×15=30
2.截面面积与重心直径：
（1）磁轭截面面积：
Fe＝
（cm2）
（2）轮毂截面面积：
Fg＝
（cm2）
（3）“辐条”的截面积：
Ff＝
（cm2）
（4）轮毂重心直径：
Dg＝
（cm）
（5）磁轭重心直径：
Re＝
（cm）
（6）磁极重心半径：
Rj＝133（cm）
3.柔度：
（1）轮毂柔度：
λg=
（2）磁轭柔度：
λe=
（3）辐条柔度：
λf=
4.过速时作用力的确定：
（1）磁极重量Gj＝12600（Kg）
（2）磁轭重量：
Ge＝9141（Kg）
（3）磁极与磁轭的总离心力：
C＝
＝1769571.74（Kg）
（4）每个辐条的拉应力
P=
（kg）
（5）磁轭上的周向拉力：
（kg）
（6）磁轭上最大弯矩
=927705kg.cm
5.过速时的应力：
（1）辐条的拉应力
σf=
（Kg/cm2）
（2）轮毂的拉应力：
σg=
（Kg/cm2）
（3）磁轭的最大应力
σe=
（Kg/cm2）
5.结论：
对于铸钢许用应力［
］＝1000Kg/cm2，以上计算均小于此值，所以满足要求。
三.TAW6400-30/3250转子支架与轴过盈量计算书
1.传递扭矩
M＝
2.传递负荷所需的最小结合压力：
Pfmin＝
＝17.5（N/mm2）
3.包容件直径比：
qa=
4.被包容件直径比：
包容件传递负荷所需的最小直径变化量：
eamin=
5.被包容件传递负荷所需的最小直径变化量:
emin=
6.传递负荷所需的最小有效过盈量：
7.考虑压平量的最小过盈量：
轴的公差为Ф680u6（+0.79+0.74）,转子支架的公差为Ф680H7（+0.080）,实际最小过盈量为0.68mm>0.21484,所以转子支架与轴过盈量满足要求。
升级会员 