電機(jī)轉(zhuǎn)子計(jì)算書

1、一 . 軸的撓度及臨界轉(zhuǎn)速、強(qiáng)度、剛度計(jì)算書（一）、軸的撓度及臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算1. 轉(zhuǎn)子重量： G= 38000Kg2. 有效鐵心長(zhǎng)度： L= 109cm3. 轉(zhuǎn)子外徑： 288.6cm4. 轉(zhuǎn)軸的簡(jiǎn)化圖形如圖 1 所示圖 1 轉(zhuǎn)軸簡(jiǎn)化圖形di cmXi cm33(Xi3- X i-1 3 )/ j ij i3 XiXi - X i-1軸段3 cm4 cm3 cm-1cm112.511985.5166.375166.3750.139214.0188615.53723.8753557.51.886a-b315.6290747.5107171.87510344835.586417.7481892.57

2、91453.125684281.25142.026Ekab =179.637112.511985.5166.375166.3750.139214.0188615.53723.8753557.51.886c-b315.6290753.5153130.375149406.553.395417.7481898.5955671.625802541.25166.571EKbc =222.1915. 單邊平均氣隙 ：3= 0.22cm6. 軸在 b 點(diǎn)的撓度系數(shù)：2 2 丄J L iKcb2522 2179.124.8OC bb =2-8.11.17103EL232106 2431.17. 磁拉力剛度.

3、3DLBs 2 3 288.6 109 5160 2,ko =( s )20.7()2 73257Kg/cm700070008. 初始單邊磁拉力P0= k0.e 0=73257 X 0.1 x 0.7=5153Kg9. 由重量 G 引起在 b 點(diǎn)的撓度：-6f 1=Ga bb =2200 x 16.8 x 10 =0.03696cm10. 單邊磁拉力引起軸在 b 點(diǎn)的撓度：f2 二 f°(1-m)=0.0237(1-0.086)=0.0055式中： f0= P0 /Gf1 = 1412 / 2200 x 0.03696 =0.0237m= f 0/e 0=0.0237/0.022=1

4、.0773 e0=0.1S =0.1 x 0.22=0.02211. 軸在 b 點(diǎn)的總撓度 f=f 1+f 2=0.02688+0.0055=0.049512. 撓度占?xì)庀兜陌俜謹(jǐn)?shù) f =0.0495/0.7 x 100%=7.1%13. 許用撓度 f =8%>7.1% 因此軸的撓度滿足要求。14. 轉(zhuǎn)軸臨界轉(zhuǎn)速： nkp =200 ( 1m)/ 仏 200 (1 0.086)/0.044 912r/min(n kp -nN ) /n N=(912-200)/200=356%>30%,因此軸的臨界轉(zhuǎn)速滿足要求。( 二)、軸的疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算：軸的疲勞強(qiáng)度按軸上長(zhǎng)期作用的最大變

5、載荷進(jìn)行計(jì)算，對(duì)同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)可按 3 倍的額定轉(zhuǎn)矩來(lái)計(jì)算，軸的疲勞強(qiáng)度校核主要是長(zhǎng)期受載荷作時(shí)危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)校核，具體計(jì)算如下：1、軸系受力分布圖軸系受力可按集中載荷考慮，受力如下圖所示，其中G= 38000Kg(按轉(zhuǎn)歡迎下載2子整個(gè)重量計(jì)算 ) ， 單邊磁拉力 P0=5153Kg,P0+G=43153Kg歡迎下載3-"-p-,1-_門 II 11Trnrrn-按受力及彎矩關(guān)系得：RA RB= 43153 RAX 2091 = RBX 2520 計(jì)算得：R 心 23584Kg RB = 19569Kg額定轉(zhuǎn)矩TN= 9550 X P/ n = 9550 X 6400 / 200

6、 = 305600N.m3 倍額定轉(zhuǎn)矩 3TN= 916800 N.m軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核計(jì)算公式如下：( 具體參數(shù)代表的含義見(jiàn)下面說(shuō)明)彎曲應(yīng)力安全系數(shù)：KS c=1- (a)a 1 ms歡迎下載4扭轉(zhuǎn)應(yīng)力安全系數(shù) :s = -1(b)a1 ms彎扭合成安全系數(shù)：S= , S S (c)2、參數(shù)選取(1)、材料性能由表15-1, 材料的拉伸強(qiáng)度極限c B =1080MPa , 材料的拉伸屈服強(qiáng)度°s=930MPa材料的彎曲疲勞極限c -1 =543MPa 材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限 T -1 =314MP Q 取材料的扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度T s =0.585 Xc s =0.585 X930=5

7、44MPa(2) 、尺寸系數(shù)：由軸徑d>150- 500 , 查表 2 8 得:c 0.6, T=0.6 。J(3)、表面質(zhì)量系數(shù)：因軸未作任何強(qiáng)化處理，由粗糙度野，查表2 10 得 8 = 0.96。(4)、應(yīng)力集中系數(shù)歡迎下載5a.由 軸 徑 D= ?680,erB=1080MPa,D/d=680/580=1.17,r/d=25/680=0.0367,由表 2-5 查得Kc = 1.96 , K T = 1.43b.由 軸 徑 d= ? 470, cB=1080MPaD/d=580/470=1.23,r/d=25/470=0.05,由表 2-5 查得 ,Kc = 2.04 , K T

8、 = 1.60 。c.由 軸 徑 d= ?440, cB=1080MPa,D/d=580/440=1.32,r/d=25/580=0.043,由表 2-5 查得,K( T = 2.06 , K T = 1.703、疲勞強(qiáng)度校核：（按傳動(dòng)軸校核）（含主要參數(shù)計(jì)算如下）彎矩 M E 23584 X XX 10抗彎截面模數(shù) :Z =n d3 /32抗扭截面模數(shù)： Zp=2Z彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅：。a=Mc/Z平均應(yīng)力幅：。 m=03 倍額定轉(zhuǎn)矩時(shí)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力幅：T a= T m= TV （ 2 X Zp）參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：er a=r mT a= T m = T/ ( 2XZp )Mc

9、(N.m )Z（ m）zp( m)(MPa)(MPa) ( 3Mc/Z(MPa)倍額定轉(zhuǎn)矩時(shí) )(?680)4931410.0310.06215.907.40(?440)2526360.0080.01615.6028.65(?470)2438350.0100.02019.4022.92對(duì)于以上截面的參數(shù)代入公式（ a）、 （ b）、（ c）得下面數(shù)據(jù)表 :歡迎下載6SrS（ 3 倍額定轉(zhuǎn)矩S（ 3 倍額定轉(zhuǎn)矩時(shí)）時(shí)）(?680)10.113.98.17(?470)7.94.083.63(?440)9.73.112.96對(duì)于鍛鋼 S =1.3 -1.5, 各個(gè)臺(tái)階的安全系數(shù)最小為2.96 均大于

10、 1.5,因此軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算合格。（三）、 軸的靜強(qiáng)度校核軸的靜強(qiáng)度校核是計(jì)算軸的危險(xiǎn)截面在短時(shí)最大載荷（包括沖擊截荷）時(shí)的安全系數(shù)，所謂危險(xiǎn)截面是受力較大截面積較小即靜應(yīng)力較大的截面。危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)的校核式為：So=SS（d）o2o 2（ S。） （S。）式中： So 只考慮彎曲時(shí)的安全系數(shù)So 只考慮扭矩時(shí)的安全系數(shù)S0 一( e)MmaxZsSo 一T m ax(f)Z P式中：。 S材料的拉伸屈服強(qiáng)度T S 材料的扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度Mmax Tmax- 軸危險(xiǎn)截面的最大彎矩和最大扭矩Z、Zp軸危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面模數(shù)歡迎下載7對(duì)于 42CrMo 不銹鋼， c S= 930MpaT

11、s=0.585S =0.585X 930=544MPa受沖擊載荷時(shí)轉(zhuǎn)矩為：T=丄P16400955095501519143.39N.mXd''nN0.201166 200其它數(shù)據(jù)列表如下 :M ( N.m)Z( m)Zp( m)(? 680)4931410.0310.062(? 440)2526360.0080.016(? 470)2438350.0100.020歡迎下載8將以上數(shù)據(jù)代入公式( d) 、( e)、 ( f) 中得各截面安全系數(shù)列表如下:S0 T ( 受沖擊載荷 )S ( 受沖擊載荷時(shí) )(? 680)58.522.220.8(? 440)29.42.862.8(

12、? 470)38.13.583.6查表得 42CrMo 不銹鋼許用安全系數(shù)S°=1.2 - 1.4, 以上各危險(xiǎn)截面在受沖擊載荷作用下最小安全系數(shù)為2.8 均大于 1.4 ，因此軸的靜強(qiáng)度計(jì)算合格。( 四) 軸的剛度計(jì)算1、 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算(1)額定轉(zhuǎn)矩TN= 9550 X P/ n = 9550 X 6400 / 200 = 305600N.m(2) 軸系中軸伸端最小軸徑為 ? 470mm 由扭轉(zhuǎn)應(yīng)力公式：33T= TN/( n d/16)= 16 X 305600 /( 3.14 x 0.47 ) =15MPa15MPa< T =30MPa 所以扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度滿足要求。2、 軸

13、的扭轉(zhuǎn) 剛度計(jì)算(1)額定轉(zhuǎn)矩TN= 9550 X P/ n = 9550 X 6400 / 200 = 305600N.m(2) 軸系中軸伸端最小軸徑為 ? 470mm 由扭轉(zhuǎn)剛度公式：180305600180( o/m )GI3.14 0.4740.01893.14200 1032式中 G- 材料的剪切彈性模量對(duì)于 42CrMo鍛鋼 G=200 x10卜/卅Ip 橫截面對(duì)圓心的極慣性矩Ip32歡迎下載9在精密、穩(wěn)定的傳動(dòng)中，許用扭轉(zhuǎn)角e = 0.25 0.5( o /m),0.0327<e ,所以扭轉(zhuǎn)剛度滿足要求。二 . TAW6400- 30 / 3250 轉(zhuǎn)子支架強(qiáng)度計(jì)算書1.

14、基本數(shù)據(jù)：?jiǎn)挝?:cm(1) 額定功率： 6400(kW)(2) 額定轉(zhuǎn)速： nN=200(rpm)(3) 過(guò) 速： np=240(rpm)(4) 過(guò)載倍數(shù)： Kp = 3(5) 輻板上數(shù)目： m=6(6) 彈性系數(shù)： E= 1750000(Kg/cm 2 )(7) 鑄鋼材料屈服點(diǎn)：。 s=2700(Kg/cm 2 )(8) 額定轉(zhuǎn)矩：歡迎下載10Mn - 97500 97500 XP N6400/200=3120000(Kgcm)nN(9) 磁極數(shù)目： 2P=2 X 15=30(1) 磁軛截面面積2. 截面面積與重心直徑 :1 1 2ll(D4 D3 )144(244.6 222.4) 15

15、98.4 (cm)(2) 輪轂截面面積：2Fg - g(D2 D1)1 (96 68) 109 1526 (cm)(3) “輻條”的截面積：Dc ,3.1415 1412310.6 (cm)Ff h( d) 8 (m35)6(4)輪轂重心直徑：11Dg= 2( D1 D2 )專(68 96) 82 (11(5) 磁軛重心直徑 :Re-嚴(yán) D4 )-(222.4 244.6)4(6) 磁極重心半徑 : Rj = 133 ( cm )3. 柔度:(1) 輪轂柔度 :Fe -cm)233.5 (cm)入 g= Dg824.89 10 92 EF g 2 3.1415 1750000 1526(2)

16、磁軛柔度 :De233.5入e=2 EFe 2 3.1415 1750000 1598.41.33 10(3) 輻條柔度 :入 f=222.4962.33 10 7EFf 1750000310.64. 過(guò)速時(shí)作用力的確定 :(1) 磁極重量 Gj - 12600 ( Kg)歡迎下載11(2)磁軛重量： Ge= 9141 ( Kg)(3)磁極與磁軛的總離心力：C =np 2211.2(G jRj GeRe)( 磊 )11.2 (12600 133 9141 116.75) (240/1000)=1769571.74( Kg)(4)每個(gè)輻條的拉應(yīng)力P= J 33仃 69571*7468788.5

17、( kg)m( e g ) f 6 (1.330.489)23.3(5)磁軛上的周向拉力 :Q 三 Pctgctg-222063.5(kg)22 m 226(6)磁軛上最大彎矩Me 0.325PD e(m ctg) 0.325 68788.5 233.5(丄 ctg 吐)6m3.14=927705kg.cm5. 過(guò)速時(shí)的應(yīng)力 :(1) 輻條的拉應(yīng)力十衛(wèi) 68788.52221.5 (Kg/cm )Ff 310.6(T g = mP6 68788.5243(Kg/cm )2 3.1415 152612M1) 453 (Kg/cm)(T e 二丄(222063.5(QD4D1598.4244.62

18、22.43F e5.結(jié)論：對(duì)于鑄鋼許用應(yīng)力 2 =1000 Kg/cm 2 3 ，以上計(jì)算均小于此歡迎下載12值，所以滿足要求。三 . TAW6400-30/3250 轉(zhuǎn)子支架與軸過(guò)盈量計(jì)算書1. 傳遞扭矩1PN16400MM=955095501519143.4N.mxd''nN0.2011662002. 傳遞負(fù)荷所需的最小結(jié)合壓力： Rmin =犁29?4341 °°17.5(N/mm2)=df2lf3.14 680 21090 0.11eamin =PfminEaCa0.171mm17.5 210000 3.013. 包容件直徑比：專鬻 0.7。84. 被包容件直徑比：qi 十 0 df包容件傳遞負(fù)荷所需的最小直徑變化量5. 被包容件傳遞負(fù)荷所需的最小直