PHẦN II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA RÔTO LỒNG SÓC
CHƯƠNG 11 TÍNH TOÁN CƠ
Thiết kế kết cấu là một phần quan trọng trong toàn bộ thiết kế máy điện. Căn cứ vào trạng thái làm việc của máy để thiết kế ra một kết cấu thích hợp từ đó tính toán cơ. Nguyên tắc chung để thiết kế kết cấu là:
- Đảm bảo độ tin cậy lúc vận hành máy. - Bảo dưỡng máy thuận tiện.
- Đảm bảo chế tạo đơn giản, giá thành thấp.
Nhiệm vụ tính toán cơ bao gồm: tính toán trục, tính toán sức bền của trục, chọn ổ bi, chọn vỏ máy, chọn móc treo, chọn chao chụp quạt và nắp máy.
1. Tính toán trục
Trục động cơ phải chịu toàn bộ trọng lượng của rôto, trục còn chịu momen xoắn và momen uốn trong quá trình động tải (bánh răng, curoa…). Trục còn chịu lực hướng trục, thường là lực kéo như ở các máy kiểu trục đứng. Ngoài những tải trên còn phải chú ý đến lực từ một phía do khe hở sinh ra. Cuối cùng trục còn phải chịu lực do cân bằng động không tốt gây nên, nhất là khi quá tốc độ giới hạn. Muốn thiết kế một trục cần phải đảm bảo ba yêu cầu cơ bản sau:
- Phải có đủ độ bền ở tất cả các tiết diện của trục khi máy làm việc, kể cả lúc có sự cố ngắn mạch.
- Phải có đủ độ cứng để tránh sinh ra độ võng quá lớn làm chạm rôto với stato. - Tốc độ giới hạn của trục phải khác nhiều với tốc độ lúc máy làm việc bình thường.
Khi tính toán trục phải tính ở chế độ làm việc xấu nhất. Đường kính trục ở chỗ đặc lõi sắt đối với máy 1÷ 250 kW có thể chọn gần đúng theo công thức sau:
d = 0,25.D đối với máy có một chiều và đồng bộ d = 0,3.D đối với máy không đồng bộ.
Tong đó: D là đường kính ngoài rôto.
Trục được chế tạo bằng thép tốt, số 40 hay 45.
Đối với các đường kính đến 100 mm thì dùng phôi liệu là thép cán, còn máy lớn thì được chế tạo bằng thép rèn có hình dạng tương ứng với trục thực, có dư lượng để gia công. Trên trục máy thường có nhiều bậc đối với máy điện hiện đại có đường kính đến 100 mm thường thiết kế đường kính các bậc thang kề nhau khác nhau rất ít và cố
gắng càng ít bậc càng tốt để tăng cường sức bền của trục và tính kinh tế lúc gia công. Trọng lượng trục lúc đó tuy có tăng nhưng không đáng kể vì trục chỉ chiếm từ 6 – 10% trọng lượng của máy. Đối với máy có trục đường kính lớn do làm bằng thép rèn nên thiết kế các bậc thang theo sức bền và độ cứng của từng bậc.
Trên trục máy thường có then. Bề rộng của then chọn theo bề rộng của then ở phần đầu trục máy và được tiêu chuẩn hóa. Ở đầu trục có lổ tâm. Khi chọn kích thước tiêu chuẩn của lổ tâm phải chọn lớn hơn một cấp vì trong máy điện không những lổ tâm dùng dể gia công trục mà còn để gia công những chi tiết lắp trên trục như tiện đường kính ngoài lõi sắt rôto, vành đổi chiều. Đối với trục có đường ép lõi sắt nhỏ hơn 50 mm thì có thể không dùng then để cố định lõi sắt mà dùng phương pháp làm nhám.
2. Chọn kích thước trục 2.1. Đường kính trục
Dt = 0,3.D’ = 0,3.9,94 = 3 cm D’: Đường kính ngoài rôto 2.2. Hình dạng trục x1 = 8 mm; y1 = 10 mm; z1 = 25 mm x2 = 28 mm; y2 = 35 mm; z2 = 60 mm x3 = 65 mm; y3 = 40 mm; z3 = 70 mm a = 110 mm; b = 85 mm; c = 80mm; l = a + b = 110 + 85 = 195 mm 3. Kiểm tra độ bền trục 3.1. Trọng lượng trục G = 6,3.Dn22.l2 = 6,3.(9,94)2.9.10–3 = 5,6 kg Dn2: Đường kính lõi sắt rôto
l2: chiều dài lõi sắt rôto
3.2. Độ võng giữa trục do trọng lượng sinh ra
2 2 2( . . ) 3. . G b a G f S a S b E l = +
Trong đó: E = 2,1.106 kg/cm2 mođun đàn hồi của thép Với: . 4
64
i i
d
j =π là momen quán tính của tiết diện ở các bậc thang.Chọn tiết diện di Tiết diện di Tiết diện di