Расчёт основных параметров зубчатой передачи тягового электродвигателя

Количество активных проводников  в пазу якоря 

 

.

 

Линейная нагрузка при номинальном  режиме

 

.

 

5.  Проверка выбранное число пазов по условиям  нагрева обмотки

 

Проверим  выбранное число пазов по условиям  нагрева обмотки с учетом соотношения

 

                                      ,                                       (3.9)

 

.

 

6.  Расчет первого шага обмотки по реальным пазам

 

Вычислим первый шаг обмотки по реальным пазам по формуле

 

                         ,                                          (3.10)

 

где – пазовое укорочение обмотки.

Для уменьшения длины лобовых частей и улучшения  коммутации обмотки выполняют с  укороченным шагом. Для простой  петлевой обмотки 

 

,

 

.

 

3.7 Определим результирующий шаг обмотки по коллектору в коллекторных делениях

 

При простой  петлевой обмотке результирующий шаг  обмотки по коллектору принимаем

 

. 

 

7.  Расчет первого шага обмотки в коллекторных делениях

 

Найдем первый шаг обмотки в коллекторных делениях по формуле

 

                                   ,                                               (3.11) 

где – число коллекторных пластин на паз.

 

.

 

3.9 Расчет второго шага обмотки в коллекторных делениях

 

Для простой  петлевой обмотки второй шаг в  коллекторных делениях рассчитывается по формуле

 

                                  ,                                              (3.12)

 

.

 

3.10 Расчет второго шага обмотки в реальных пазах

 

Для простой  петлевой обмотки второй шаг в  реальных пазах рассчитывается по формуле

 

,                                         (3.13)

 

.

 

3.11 Расчет шага уравнительного соединения в коллекторных делениях

 

Шаг уравнительного соединения в коллекторных делениях найдем по формуле

 

                                        ,                                                (3.14)

.

 

4 ОПРЕДЕЛНИЕ РАЗМЕРОВ ПАЗОВ И ЗУБЦОВ ЯКОРЯ

 

В нашем  проекте выбираем горизонтальное расположение проводников в пазу сердечника якоря. Такое расположение проводников  позволяет уменьшить величину добавочных потерь в меди обмотки, а также  это уменьшает высоту проводников. Кроме этого, экономится место по ширине паза на изоляцию, что улучшает отвод тепла от меди обмотки к  стенкам паза, снижая нагрев обмотки.

Из опыта  проектирования тяговых электрических  машин известно, что  размеры пазов сердечника якоря зависят от площади поперечного сечения проводника якорной обмотки, которая, в свою очередь, определяется из условий нагревания. Для учета этих условий в практике тягового электромашиностроения пользуются понятием теплового фактора . Рекомендуемое значение этого фактора выбираем в зависимости от напряжения обмотки якоря по отношению к корпусу и, учитывая, что горизонтальное расположение проводников обмотки якоря позволяет увеличить величину теплового фактора на 25%, принимаем его равным

 

 

 

4.1 Расчет допустимой плотности тока в проводнике

 

Учитывая  принятую величину теплового фактора, вычислим допустимую плотность тока в проводнике по формуле

 

,                                              (4.1)

 

.

 

4.2  Расчет площади сечения меди проводника

 

Площадь сечения меди проводника найдем по формуле

 

                                             ,                                              (4.2)

 

 

3.  Выбор размеров проводника

 

Учитывая  расчетное значение сечения, подберем проводник размерами и сечением .

 

4.  Определение размеров паза

 

Ширина  и высота паза определяются по суммарной ширине и высоте меди проводников обмотки якоря вместе с изоляцией. Также при выборе размеров паза следует учитывать соотношение

 

                                           ,                                              (4.3)

 

где – высота паза;

      – ширина паза.

Определим размеры изоляции якорной обмотки. Известно, что при укладке проводников в пазы якоря тягового двигателя применяют три вида изоляции:

• витковую, которую имеет каждый проводник;
• корпусную изоляцию, являющуюся основной защитой по напряжению относительно корпуса;
• покровную, служащую для защиты корпусной изоляции от механических повреждений.

С целью  снижения толщины изоляции и увеличения предельно допустимой температуры  в нашем проекте используем изоляцию на основе полиамидных лент.

Результаты  расчетов по заполнению паза якоря сведем в таблицу 4.1.

 

 

Таблица 4.1 –  Заполнение паза якоря

Ширина, мм
Медь	8,6
Изоляция проводника – лента  полиамидная толщиной 0,05мм, один слой вполуперекрышу	0,2
Изоляция пакета (корпусная) – лента  полиамидная толщиной 0,05мм, четыре слоя вполуперекрышу	0,8
Изоляция покровная – стеклолента  толщиной 0,1мм, один слой встык	0,2
Зазор на укладку	0,25
Ширина паза в свету	10,05
Припуск на штамповку	0,15
Ширина паза в штампе	10,2
Высота, мм
Медь	28,24
Изоляция проводника (витковая) –  лента полиамидная толщиной 0,05мм, один слой вполуперекрышу	1,6
Изоляция пакета – лента полиамидная  толщиной 0,05мм, четыре слоя вполуперекрышу	1,6
Изоляция покровная – стеклолента  толщиной 0,1мм, один слой встык	0,4
Прокладки толщиной по 0,3мм, две под  клин и одна на дно паза	0,9
Клин	4
Высота паза в свету	36,74
Высота паза в штампе	36,84

 

.

 

Условие (4.3) выполняется.

 

4.5 Определение геометрии зубца

4.5.1 Расчет ширины головки зубца

 

Найдем ширину головки зубца по формуле

 

,                                                (4.4)

 

.

 

4.5.2 Расчет зубцового шага по дну паза

 

 Зубцовый шаг по дну паза найдем по формуле

 

,                                           (4.5)

 

.

 

4.5.3 Расчет ширины основания  зубца

 

 Ширину основания зубца найдем по формуле

 

,                                                (4.6)

 

.

 

4.5.4 Определение зубцового шага в расчетном сечении

 

 Зубцовый шаг в расчетном сечении найдем по формуле

 

                                           

 

мм.

 

4.5.5 Определение расчетной ширины  зубцов

 

Расчетную ширину зубцов найдем по формуле

 

,                                        (4.8)

 

мм.

 

4.5.6 Расчет коэффициента  формы зубца

 

Коэффициент формы зубца найдем по формуле

 

                                        (4.9)

 

 

4.6 Геометрический расчет лобовых  частей катушки

4.6.1 Расчет коллекторного  деления по дну пазов

 

Коллекторное  деление по дну пазов найдем по формуле

 

,                                            (4.10)

 

.

 

4.6.2 Расчет угла расположения  наклонных частей катушек

 

Угол  , под которым расположены наклонные части катушек, найдем по формуле

 

,                                                (4.11)

 

где  – толщина катушки в пазовой части, ;

  – наименьший зазор между соседними катушками.

 

,

 

.

 

4.6.3 Расчет вылетов переднего наклонного, косого участка катушки

 

 Проекцию (вылеты) переднего наклонного, косого участка катушки на продольную ось вычисляем по формуле

 

,                                             (4.12)

 

.

 

 

4.6.4 Расчет вылетов заднего наклонного, косого участка катушки

 

 Проекцию (вылеты) заднего наклонного, косого участка катушки на продольную ось вычисляем по формуле

 

,                                         (4.13)

 

.

 

4.6.5 Расчет полного переднего  вылета

 

Полный передний вылет лобовых частей обмотки найдем по формуле

 

,                                       (4.14)

 

где – прямолинейный участок катушки при выходе из паза (с учетом радиуса изгиба);

      – прямолинейный участок концов проводников при подходе к петушкам коллектора.

 

.

 

4.6.6 Расчет полного заднего  вылета

 

 Полный задний вылет лобовых частей обмотки найдем по формуле

 

,                                     (4.15)

 

где – прямолинейный участок у головок с учетом радиуса изгиба;

      – размер головки катушки.

 

                                              (4.16)

 

где – внутренний радиус изгиба головки.

 

.

 

.

 

4.6.7 Расчет суммарной  длины лобовых вылетов

 

 Суммарную длина лобовых вылетов обмотки якоря определим по формуле

 

,                                                (4.17)

 

.

 

Так как  верхняя и нижняя стороны катушки  располагаются на разных диаметрах, то, определяя их длины, зубцовый шаг t’ и угол наклона α’, будем измерять на диаметре, проходящем через середину паза.

 

4.6.8 Расчет зубцового шага передней и задней сторон катушки

 

Зубцовый шаг сторон катушки найдем по формуле

 

,                                            (4.18)

 

.

 

4.6.9 Расчет угла наклона передней и задней катушки

 

Угол наклона сторон катушки найдем по формуле

 

,                                           (4.19)

 

где – зазор между соседними катушками.

 

.

 

 

4.6.10 Расчет длины переднего наклонного  участка катушки 

 

Длину переднего наклонного участка найдем по формуле