Учебная работа. Расчет турбогенератора

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Расчет турбогенератора

Содержание

Задание на проектирование

. Определение основных размеров и электромагнитных нагрузок

. Выбор обмоточных данных статора

. Выбор обмоточных данных ротора

. Электромагнитный расчёт

. Расчёт характеристики холостого хода

. Расчёт тока возбуждения в номинальном режиме

. Весовые характеристики

. Расчёт параметров

. Расчёт потерь и к. п. д.

. Тепловой расчёт

.1 тепловой расчёт обмотки статора с непосредственным масляным охлаждением

.2 Тепловой расчёт обмотки ротора с непосредственным водяным охлаждением

. Механический расчёт

. Расчёт нажимного кольца, пальцев и стяжных рёбер статора

. Проверка вибрации сердечника статора

Задание на проектирование

Данные для проектирования приведены в таблице 1.

Таблица 1- Задание на проектирование

ГенераторТВМ-500-2Активная мощность, МВт500Коэффициент мощности0.85Напряжение, кВ36.75ток статора, кА6.04Схема соединениеЗвезда/треугольникЧастота вращения об/мин3000Частота, Гц50КПД, %98.8ОКЗ, о.е.0.44Масса турбогенератора, т Общая Ротора Статора 400 30.8 115

1. Определение основных размеров и электромагнитных нагрузок

Номинальная кажущаяся мощность:

предварительный диаметр расточки статора для машины с р=1 принимаем по рис. 3-3 [1]:1 = 1370мм.

предварительный диаметр бочки ротора принимаем по рис.3-4 [1]:2 = 1175мм.

Принимаем стандартное значение диаметра ротора D2 = 1200мм .

Предварительное СА = 6×1010 мм3/мин×МВА.

Предварительное

Предварительно принимаем длинну бочки ротора l2 = l1.

Предварительное А1 = 1900А/см.

Предварительное Вd = 0.9Тл.

Предварительное

Величина зазора:

Принимаем окончательно по рис.3-7 [1]: d = 115мм.

Окончательное 1 = D2 + 2×d = 1200 + 2 × 115 = 1430мм,

Окончательное

Определим ориентировочное значение главных технико-экономических показателей.

Отношение длины статора к диаметру:

Полученное значение l1 < 5 согласно рис. 3-5 [1] соответствует расходу меди на обмотку статора, близкому к минимальному.

Отношение длины бочки ротора к диаметру:

Полученное значение l2 соответствует расходу меди на обмотку ротора, близкое к мнимальному.

Ожидаемая первая критическая частота nк1=1100 об/мин, вторая nк2=3350 об/мин. Обе частоты лежат вне зоны резонансных частот. следовательно, расчёт критических частот вращения вала не требуется.

Ожидаемый к.п.д. по рис. 1-5 [1] 98.75%

Маховый момент:

т×м2

Масса двухполюсного турбогенератора:

м3.

Соответствующая вышеприведённому соотношению масса генератора по рис. 3-8 [1] составит:

G = 400 т

статор ротор электромагнитный

2. Выбор обмоточных данных статора

Номинальный ток статора:

A.

Для ограничения тока в пазу, улучшения отвода тепла от обмотки и снижения электродинамических усилий, выбираем число параллельных ветвей а = 2. Число активных проводников в пазу SП1 = 2. Обмотка стержневая петлевая.

объем тока в пазу:

A.

Предварительно зубцовый шаг по расточке статора:

мм.

Предварительное число пазов статора:

окончательно в соответствии с табл. 5-2 [1] Z1 = 72.

Число пазов на полюс и фазу:

.

Окончательное

мм,

А/см.

Линейная нагрузка А1 = 1481 А/см, что вполне приемлемо.

По табл. 5-3 [1] Принимаем относительный шаг b = 0,833. При этом первый частичный шаг y1 (1 — 31) и обмоточный коэффициент по табл. 5-4 [1] kоб1 = 0.923.

Число последовательно соединённых витков в фазе:

.

Принимаем предварительно ширину паза статора:

bП1 = 0.45× t1 = 0.45× 62,396 = 25,515 мм.

двухсторонняя толщина изоляции по ширине паза при напряжении U = 36,75 кВ, 2bi1 = 15.4 мм.

предварительная ширина элементарного проводника при двух проводниках по ширине паза (n1 = 2) определяется как:

мм,

где Di = 0.3 мм — двухсторонняя толщина собственной изоляции проводника.

В соответствии с ГОСТ 16774-78 окончательно принимаем bm1 = 7,5.

Окончательно ширина паза:

bП1 = n1× (bm1+Di) + 2 bi1 = 2 (7,5+0,3) +15,4 = 31 мм.

Отношение bП1/ t1= 31/ 62б396 = 0,497

Принимаем предварительную плотность тока по рис. 4-4 исходя из ширины паза: j1= 4,8 А/см2.

Требуемая площадь поперечного сечения стержня:

мм2.

Принимаем комбинированный стержень с тремя сплошными проводниками на один полый N=3.

предварительная высота полого проводника:

мм.

В соответствии с ГОСТ 16774-78 для медных проводов марки ПСДП, выбираем ближайшее значение для высоты сплошного проводника, из предложенного ряда. ам.п = 5мм.

Данным значениям bm1 = 7,5 мм и ам.п = 5мм, по таблице 5-6 соответствует сечение qм.п = 37,5 мм2.

предварительная высота сплошного проводника

мм.

Принимаем и сечение сплошного проводника qм.с по таблице 5-7 (7,5х2) равным 15 мм2

Площадь сечения меди одной группы:

qг = qмп +N qм.с=37,5+3·15=82,5 мм2

Требуемое число групп в стержне:

mг = qа1/ qг = 963 / 82,5 = 11,7 принимаем mг = 12

При этом сечение стержня:

qа1 = mг qг =12·82,5 = 990мм2

окончательно плотность тока:

А/мм2

(отличие от ранее принятой незначительно).

Суммарная толщина изоляции по высоте паза для напряжения U = 36,75 кВ по табл. 5-5 составляет hi = 54,25 мм. Высоту клина принимаем hk1 = 25 мм.

место на транспозицию проводников:

hтр= aм.п + Di = 5 + 0.3 =5.3 мм.

Высота паза статора:

2·5,3+54,25 + 25 = 236,25 мм.

Соотношения h1/D1 = 236,25/1480 = 0,16 и h1/bП1 = 236,25/31 = 7,26 находятся в допустимых пределах.

Магнитный поток в зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении:

Вб.

Принимаем холоднопрокатную электротехническую сталь марки 3413, толщиной 0.5 мм. Направление проката — вдоль магнитных линий в зубцах. Принимаем допустимую при такой ориентации проката индукцию в зубцах статора Bz1/3 = 1,07×1,6 = 1,71 Тл.

Требуемая площадь сечения зубцов статора для получения заданной индукции:

м2.

Диаметр сечения на высоте одной трети зубца от расточки статора:

мм.

Ширина зубца:

мм.

эффективная длинна стали:

мм.

Длина активной стали без каналов:

мм.

В соответствии с рекомендациями, принимаем ширину пакета bp = 50 мм и ширину канала bk = 5 мм.

Число пакетов равно:

Принимаем np = 120

Число вентиляционных каналов:

nk = np-1 = 120-1 = 119.

Полная длина сердечника статора:

l1 = la + nk×bk = 5844 + 1195 = 64393мм.

При этом индукция в зазоре будет:

Тл, что приемлемо.

Требуемая площадь сечения спинки:

м2.

Высота спинки:

мм.

внешний диаметр сердечника статора:

Da = D1 + 2×(h1 + ha1) = 1480 + 2×(236,25 + 530) =3013 мм.

Длина лобовой части стержня:

мм.

Длина витка обмотки статора:

lw1 = 2×(l1 + lS) = 2×(6439 + 3700) = 20280 мм.

Сопротивление постоянному току обмотки статора при 15 оС:

Ом.

Сопротивление постоянному току обмотки статора при 75 оС:

Ом.

3. Выбор обмоточных данных ротора

Для выбора обмоточных данных ротора воспользуемся номограммами (рис. 6-1, 6-5).

По диаметру генератора D2 = 1200 мм, и напряжения в зубцах ротора, равному 300 МПа, в соответствии с номограммой находим:

h2 = 167 мм, SqП = Z2×bП2×h2 =30×104 мм2, bП2/bZ = 2,4 , Z2×bZ = 820мм.

По табл. 6-3 ширина медного провода для ротора bМ2 = 28мм:

двусторонняя толщина изоляции по ширине паза (т.6-5) 2bi2 = 4,5мм.

Ширина паза:

bП2 = bМ2 + 2bi2 = 28 + 4,5 = 32,5 мм.

Ширина корня зубца и число зубцов:

мм,

.

предварительно принимаем Z2 = 60,7 и g = 0.667

В соответствие с принятым, Z2 = g× Z2 =0,677×43 = 28.681

Принимаем окончательно в соответствии с т. 6-1 и 6-2 Z2 =60,7, Z2 = 40 и g = 0.667, kоб2 = 0,827.

М. д. с. реакции якоря по прямоугольной волне на один полюс:

А.

М. д. с. короткого замыкания статора, приведённая к обмотке ротора:

A.

Номинальная м. д. с. возбуждения:

А.

Ожидаемая плотность тока:

А/мм2.

Данные значения согласуются с рекомендациями.

При принятой ширине меди 28 мм, высота меди аМ2 = 7 мм, а площадь поперечного сечения проводника qВ2 = 190,6 мм2. По высоте принимаем два проводника в одном витке катушки.

В соответствии с рекомендациями выбираем высоту клина hК2 = 34 мм, и толщину подклиновой изоляции hМ =10 мм. Материал клина — дюралюминий.

При принятых размерах размещение меди по высоте паза:

h = h2 — (hK2 + hM) = 167 — (34 + 10) = 123 мм.

При этом возможное число витков в катушке:

где h21 =1 изоляция между витками катушки.

Принимаем SП2 = 8.

Число витков обмотки возбуждения на полюс:

Окончательная высота паза ротора:

h2 = 2×aM2×SП2 + (SП2 — 1)×h21 + h23 + hK2 + hM = 2×7×8 + (8 — 1)×1 + 0.5 + 34 + 10 = 163,5 мм,

где h23 = 0.5 мм — прокладка на дне паза.

Окончательно минимальная ширина зубца:

мм.

минимальная ширина зубца получилась не больше предлагаемой.

предварительно номинальный ток возбуждения:

А.

Задаёмся индукцией в зубцах ротора BZ 0.2 = 2.0 Тл.

необходимое сечение зубцов ротора для получения принятой индукции:

м2.

диаметр на расстоянии 0.2×h2, считая от дна паза:

DZ 0.2 = D2 — 1.6 × h2 = 1200 — 1.6 × 163,5 = 938,4 мм.

части обмотки ротора на одну сторону:

мм.

Средняя длина витка обмотки ротора:

В соответствии с рекомендациями принимаем:

qK2/qВ2 = 0.25, где qВ2 = 2× qВ2 — сечение витка обмотки ротора.

Расчётное сечение меди:

мм2.

Сопротивление обмотки ротора при 150С:

Ом.

Сопротивление обмотки ротора при 750С:

r2(75) = 1,24 × r2(15) = 1,24 × 0,158 = 0,196 Ом.

Сопротивление обмотки ротора при 1000С:

r2(100) = 1,34 × r2(15) = 1.34 × 0,158 = 0,212 Ом.

Напряжение возбуждения в номинальном режиме:

UB=r2(100)×IfН+DUЩ=0.212 ()+2=500¸547B,

что соответствует рекомендованному значению.

Относительная высота паза ротора и площадь пазовых делений ротора:

,

,

величины, которых соответствуют рекомендациям.

Окончательное значение SqП:

SqП = Z2 × bП2 × h2 = 60 × 32,5 × 163,5 = 32 ×104 мм2.

4. Электромагнитный расчёт

Расчёт сведен в табл. 4.

Таблица 4 — Электромагнитный расчёт.

ОбозначениеФормулаРасчетЗначениеDZ1/3, мм—1638DZ0.2, ммD2 — 1.6 × h21200 — 1.6 × 163.5940DZ0.7, ммD2 — 0.6 × h21200 — 0.6 × 163,51102bZ1/3, мм40,5bZ0.2, мм16,702bZ0.7, мм25,201S sin a—5.3Qa1, м22,88Qz1/3, м25,045Qd, м28,77Qz0.2, м24,96Qz0.7, м26,019Qa2, м2(D2 — 2 × h2 — D0) × l2 ×10-6(1200-2×163,5-144)×6474×10-64,72D0, мм0.12 × D20,12 × 1075144kC11,026kC21,01kCk1,23kCr*1,235kCkC1 + kC2 — 1 + kCk — 1 + + kCr — 11,026 + 1,01 — 1 + 1,23 — — 1 + 1,235 — 11,501k1/32,103k0.21,946k0.71,29Ba1, Тл1,498Ba1, Тлk × Ba10,94 × 1.4981,408k0,94BZ1/3, Тл1,71Bd, Тл1,546Ha1, А/см—7,8Hz1 А/см—2,75Fа2, А929,745F0, АF + FZ2 + Fа2137000 + 3110 + 929,745141000i0, А1763id, А1699km**1,038* Рифление, т. е. система кольцевых канавок на наружной поверхности бочки ротора служит для уменьшения добавочных потерь на поверхности ротора и увеличения поверхности охлаждения. Обычно tr = 12 мм, br = 6 мм, где tr — шаг рифления, а br — ширина канавки.

** Обычно km = 1.05 ¸ 1.25, что соответствует рекомендации.

5. Расчёт характеристики холостого хода

Расчёт характеристики холостого хода приведен в табл. 5. Вид характеристики представлен на рис. 5.1.

Таблица 5 — Расчёт характеристики холостого хода.

U/Uн0,71,01,11,21,31,4Ф0, Вб8,62712,3241`3,55614,78916,02117,254Ва1, Тл1,4982,142,3542,5682,7822,996ВZ1/3, Тл1,712,4432,6872,9323,1763,42Ha1, А/см1,677,85,954,735,570HZ1, А/см2,432,7538,25350400470Fa1, А101514501595174018852030FZ1, А64,96992,813102,094111,376120,657129.938Fd, А135900194100213500232900252300271700F, А137000195700215300234800254400274000ФS, Вб0,721,0291,1321,2351,3381,441Ф2, Вб9,34713,35314,66816,02417,35918,694ВZ0.2, Тл1,8842,6912,963,2293,4983,767ВZ0.7, Тл1,5532,2192,4412,6632,8853,107Вa2, Тл1,982,8293,1123,3953,6783,961HZ0.2, А/см143190195200210285HZ0.7, А/см171920222430Ha2, А/см172132354170FZ2, А311044434887533257766220Fa2, А929,74513281461159417261859F0, А141000201400221500241700261800282000i0, А176325192771302332753527i0, о.е.0,71,01,11,31,51,72

6. Расчёт тока возбуждения в номинальном режиме

Таблица 6 — Расчёт тока возбуждения в номинальном режиме.

ОбозначениеФормулаДействиеЗначениеxП, %

4,38h31, ммhK1 + h3 + hic 25 + 1 + 632h11, ммh1 — (h31 + h5 + hic )189,8 — (32 + 1,1 + 6)168,35xS, %

7,56xL, %xП + xS5,58+9,5915,13хp, %XL + 2.514,3 + 2,516,8ia, А1296,5iн*, А-графически1200j2 **, А/мм25,96UВ**, Вiн×r2(100) + DUЩ1200 × 0,65 + 2786,5ik, А1987,23о.к.з.***0,44WП***1,42DU, %-графически38Примечания:

* Этот ток находится в пределах рассчитанных выше.** Обе величины находятся в пределах, соответствующих требованиям.

*** О.к.з. и WП удовлетворяют требованиям ГОСТ 533 — 85.

Таблица 7 — Данные регулировочной характеристики.

00.250.50.751.01.25iв, А474650870100012501480

7. Весовые характеристики

Масса меди обмотки статора:

GM1 = 3×qa1×lw1×w1×a×gm = 3 ·1910 ×15120 ×12 ×2 ×8.9×10-6 = 7356 кг,

где gm = 8.9 ×10-6 кг/мм3 — плотность меди.

Масса меди обмотки ротора:

GM2 = 2×р×qa2×lw2×w2××gm = 2 × 1 × 202,5 ×23015× 115 × 8.9 ×10-6 = 12125,8 кг.

Площадь спинки:

Sa = p × Da0 × ha1 × 10-6 = p × 4204 × 217,1 × 10-6 = 2,45 м2.

Масса спинки сердечника статора:

Ga1 = Sa × le × 10-3 × gЭ = 2,45 × 9818,7 × 10-3 ×7,6 × 103 = 267434 кг,

где gЭ= 7.6 ×103 кг/м3 — плотность меди.

Площадь пазов статора:

SqП1 = Z1 × bП1 × h1 = 36 × 58,5 × 217,1 = 320000 мм2.

Площадь зубцов:

SZ = (p × (D1 + h1) × h1 -SqП1)× 10-6 = (p × (1480 + 217,1) × 217,1 — 327214,7)× 10-6 = = 0,67 м2.

Масса зубцов сердечника статора:

GZ1 = SZ × le × 10-3 × gЭ = 0,67 × 5435 × 10-3 × 7,6× 103 = 47562 кг.

Удельные расходы материалов.

Меди: кг/кВА.

Стали: кг/кВА

Машинная постоянная Арнольда:

мм3/мин×МВА.

8. Расчёт параметров

Таблица 8 — Расчёт параметров.

ОбозначениеФормулаДействиеЗначениеxL, %—24,36xp, %—26,45xad, %256,4xd, %xL + xad20,73 + 168,4216,27lf2,48s1,342xf, %xad ×(s — 1)256,4 × (1,0342 — 1)8,79xd, %24,35xd, %xL + 2,520,73 + 2,524,2xq, %1,5 × xd1,5 × 24,231,47×2, %1,22 × xd, %1,22 × 24,229,6h7, мм—7h2S, мм2 ×hic + h72 × 6 + 517×0, %

+11,2

T0B, с5,4T0, с7,9Td, с1,165Td, с(0,02 ¸0,03) × Td0,025 × 1,10,0234Ta, с0,286Id, о.е.4,8Id, о.е.3,54Id, о.е.0,64I2, о.е.3,32I0, о.е.5,65МН, Н×м4,3 × 105М3, Н×м24,6× 106М2, Н×м42,7 × 106 М22,Н×м9,5 × 106

9. Расчёт потерь и к. п. д.

Таблица 9 — Расчёт потерь и к. п. д.

ОбозначениеФормулаДействиеЗначениеQca, кВт1,3 × q0 × B2a1 ×Ga1 × 10-31,3 × (1,5×0,8) ×1,4982× 267434∙10-3936,192QcZ, кВт1,5 × q0 × B2Z1 ×GZ1 × 10-31,5×0,8 ×1,72× 47562×10-3214,429Qd0, кВт1746QС, кВтQca + QcZ + Qd0936,2+214,4+17462897QM, кВт3 × I2ф.н. × r1(75) × 10-33 × 64152 × 0,0042 × 10-3987kф—1,33QM.Ф., кВт(kф — 1) × QM(1,33 — 1) × 987325,71QK.K., кВт395,36QK.Z., кВт

390,86Q2, кВт798,27Н—3Q2Н, кВт239,481Q, кВтQС+ QК.К.+ QК.Z.+ QВ+ Q22897+395,3+1527+1678+ 7987296u, оС—17.5uвен, оС—2с, кДж/(м3×К)Пар.7-1-4,4L107hвН, Па1800hвН**, о.е.-Для пропеллерного вентилятора0,5QН, кВт385,2QМS, кВтQm + Q2Н + QН 390,86+239,481+385,21016QS, кВтQC + QK.S. + QМS + QBh 2897+3235+1016+18649012hH, %98,23* gС = 7,85 × 10-6 кг/мм3 — плотность материала поковки.

Таблица 10 — Зависимость к. п. д. от нагрузки турбогенератора.

0,250,50,751,01,25QС, кВт28982898289828982898QМS, кВт10161016101610161016QBh, кВт35077315012111,12670QКS, кВт855147721117,722073QS, кВт1600,7824527438,78901210008,58Р, кВт4000080000120000160000200000h, %97,159898,2198,2398,13

10. тепловой расчёт

10.1 Тепловой расчёт обмотки статора с непосредственным охлаждением

Расход масла через один вентиляционный канал:

м3/с.

В зоне спинки:

м/с.

.2 Тепловой расчёт обмотки ротора с непосредственным водородным охлаждением

Окружная скорость ротора:

м/с.

Температурный перепад на изоляции паза:

При установке барьеров скорость в каналах составляет 0,2 окружной скорости:

м/с.

Расход газа (водорода) через один отсек и паз:

м3/с.

Потери в пазу обмотки возбуждения на длине двух смежных отсеков:

Вт.

Где сопротивление обмотки возбуждения на длине двух смежных отсеков:

Ом.

Нагрев газа внутри обмотки:

0С.

Коэффициент теплоотдачи для трубчатых каналов:

Вт/м2К

Площадь поверхности охлаждения каналов в пределах двух смежных отсеков:

м2

Температурный перепад между медью и газом в канале:


Среднее превышение температуры меди обмотки над температурой входящего охлаждающего газа:

0С.

Это находится в пределах, указанных в рекомендациях и нормативных документах.

11. Механический расчёт

Таблица 11 — Механический расчёт.

ОбозначениеФормулаДействиеЗначениеЗубец и клин ротораD2, мм—1200t2, мм62,8b2, ммt2 — bП269,8 — 32,532,45DK2, ммD2 — 2 × hK21200 — 2 × 271007tK2, мм60,84bK, ммbП2 + (10 ¸ 15)32,5 + 12,545bS, ммtK2 — bK60,84 — 4515,84bC, ммtK2 — bП260,84 — 32,528,34DП, ммD2 — 2 × h21200 — 2 × 163,5873tП, мм45,71bZ, ммtП — bП245,71 — 32,513,21dK, ммD2 — hК21200 — 271173dМ, ммdK — h21173 — 163,51010dZ, мм1000GM*, кг/ммgМ × qa2 × sП28,9 × 10-6 × 230 × 110,0225GЛ, кг/мм0,397Gi**, кг/ммgМ (bП2(h2 — hK2) — qв2×sП2)2,5 ×10-6 (32,5(158 — 25) — 73,34 × 11)0,009GK***, кг/ммgK × bП2 × hK22,8 × 10-6 × 32,5 × 270,002GГ, кг/ммgС × b2 × hK27,85 × 10-6 × 37,3 × 270,008GZ, кг/мм0,03np, об/мин1,2 × nН1,2 × 30003600А , 1/с271,28CП, Н/ммА×((GM+ Gi)×dM + + GK×dK)71,28×((0,0225+ 0,009)×815+ 0,002×1000)1968CZ, Н/ммA × GZ × dZ71,28 × 0,03× 10002138,4CГ, Н/ммA × GГ × dК71,28 × 0,008× 973554,8b, о—45g, о4CП, Н/мм2100sZ, МПа278sГ, МПа195,2а, мм0.45 × hK20,45 × 27 12,15b, мм0.2 × hK20,2 × 275,4k****2,08tТ, МПа105tК, МПа140тело бочки ротораD0, мм—120aР, мм0,137hP, мм376,5CP, Н/мм4.1×A×10-6×DП3 × (1 -aР3 )4,1 × 71,28 × 10-6 ×12003 × (1 -0,1753 )134800CPZ, Н/мм(CП + СZ) × Z2(2100+ 2138,4) × 45187450h1—2,07h12—1,73s0, МПа296* gМ = плотность меди;

** gi = плотность изоляции;

*** gК = плотность материала клина (дюралюминий);

**** l — расстояние между отверстиями клина по длине ротора, lО.К. — осевая ширина отверстия в клине. стандартные значения l=27мм, lО.К.=14мм.

Таблица 12 — Расчёт бандажного узла.

Расчёт бандажного узлаhб, мм—68LK, мм—50Lб, мм

598Dб.к., ммD2 — 2 × hK2 — 41200 — 2 × 34 — 41007Dб.н., ммDб.к. + 2 × hб + 201007 + 2 × 68 + 201164Dб.р., ммD2 — 2 ×251200- 2∙251150Dк.в., ммDб.к — 2 × h — (100 ¸ 200)1007- 2 × 157 — 112615DЛ, ммDб.к. — 2 × 10 — h1007 — 2 × 10 — 157894Dб, мм1012Fб, мм2hб × Lб60 × 56633960aб0,87DК, мм729FК, мм29775aК0,624DВ, мм378FB, мм212500aВ0,22

Таблица 13 — Определение коэффициентов необходимых для расчёта.

aaб = 0,866aК = 0,63aВ = 0,2aР = 0,17h11,111,34-2,08h111,081,34—h12-1,24-1,72z11,021,02—z2-0,9250,8450,86×111,041,2—x22-0,911,021,08×12-0,95—

Предел текучести материала должен быть:

МПа.

Принимаем материал с пределом текучести sSB = 500 МПа.

Допустимое напряжение среза в дюралюминиевом клине:

t = 0,4 × sSB = 0,4 × 500 = 200 МПа.

Таблица 14 — Расчёт бандажного узла.

Расчёт бандажного узла (продолжение)Сб, Н135 × FБ × Dб2 ×10-6135 × 33960 × 10122 ×10-66,44×106СЛ, Н5,5 × GЛ × lS2 × DЛ5,5 × 0,397× 1350 × 7653,40 × 106ld*, мм/Н2,13×10-8kб, мм(z1×Сб + x11×СЛ)× ld(1,02 × 4,7 × 106 + 1,04 × 2,255 ´106) × 2,26 × 10-80,161CK, Н22.6 × LK × Dб.к.3 × (1 — — aК3) × 10-622,6 × 50 × 942.3 × (1 — — 0,553) × 10-67,87 × 106lК, мм/Н6,77 ×10-8kk1, ммz1 × CK × lК1,02 × 7,17 × 105 × 6,77 × 10-80,049kk2, ммz2 × CK × lК0,91 × 7,17 × 105 × 6,77 × 10-80,044aZ0,74bZ1,678n—0,64y—0,68CB, Н22,6 × LK × Dк.в.3 × (1 — — aВ3) × 10-622,6 × 50 × 6003 × (1 — — 0,23) × 10-62,42 × 105lB, мм/Н2,43 × 10-8kВ, мм z2 × CB × lB0,83 × 2,42 × 105 × 2,43 × 10-80,0048lB, мм/Нx22 × lB1,04 × 2,43 × 10-82,52×10-8l11, мм/Нx11 × lK1,19 × 6,77 ×10-88,06 ×10-8l12, мм/Нx12 × lK0,9 × 6,77 ×10-86,09 ×10-8l22, мм/Нx22 × lK1,04 × 6,77 ×10-87,04 ×10-8nВ0,58nб0,23 kZ, мм

0,012lР, мм2/Н1,07 ×10-6kР, мм

0,034nоб, об/мин—3600nоp, об/мин—3700nов, об/мин—4000lб, мм/Н1,9 × 10-7dб.р., мм1,92dк.в., мм0,71dб.к., мм

1,87Dб.р0,2Dк.в.0,13Dб.к.0,27Qб.р.1,03 × 106Qк.в.2,13 × 106Qб.к.1,53 × 106sб, МПа481,2sб.р., МПа41,1sб.к., МПа59,9sб.р., МПаsб + sб.р481,3 + 41,1522,4sб.к., МПаsб + sб.к.481,3 + 59,9541,2sK, МПа227,4sK, МПа88,6sK, МПаsK + sK227,4 +88,6316* Е = 21 × 104 МПа — модуль упругости стали.

температура нагрева бандажного кольца, необходимая для насадки его на центрирующее колесо:

ОС,

где aб.t. = 17 × 10-6 К-1- температурный коэффициент линейного расширения немагнитной стали.

На бочку ротора:

ОС.

температура нагрева центрирующего кольца для посадки его на вал:

ОС,

где aб.t. = 12 × 10-6 К-1- температурный коэффициент линейного расширения стали.

температура бандажного кольца при посадке обычно не должна превышать 200 ОС, из-за опасения повредить бандажную изоляцию лобовых частей обмотки.

12. Расчёт нажимного кольца, пальцев и стяжных рёбер статора

На основании полученных ранее размеров вычерчиваем нажимное кольцо и палец. По рисунку определяем: b1 = 50 мм, b2 = 50 мм,

Таблица 15 — Расчёт нажимного кольца, пальцев и стяжных рёбер статора.

ОбозначениеФормулаДействиеЗначениеDP, ммDa + (60 ¸ 65)2616 + 62,52553,5DA, ммD1 + 2 × h1 + (50 ¸ 60)1480 + 2 × 190 + 59,8 1580DB, ммDA + 2 × x1580 + 2 × 1001780×1, мм200×2, мм325×3, мм125y1, мм25y2, мм245y3, мм200F1, мм2b1 × h150 × 200104F2, мм2b2 × h250 × 1500,75∙104F3, мм2b3 × h340 × 250104SFi, мм2F1 + F2 + F3(10 + 7,5 + 10) × 10327,5 × 104xC, мм206,8уC, мм149y1, ммy1 — уC25 — 152-127y2, ммy2 — уC245 — 15293y3, ммy3 — уC200 — 15248JC, мм4(

)2,27 ×108 a10,44b10,98C1

0,13M2 Н×ммрС × (С2 × Da3 — 0.5 ´ ´ SqП1× (Da — D1 — h1))1,2 × (0,13 × 26163 — 0,5 ´ ´ 231000 × (2616 — 1170 — 190))1,2 × 108s**—40t**—20z—72sП, МПа229РС, НрС × Sa,z × 1061,2 × 3,171 × 1063,8 × 106d***, мм—50mp—36sP, МПа53,8* давление запрессовки принимаем равным 1,3 МПа;

** Принимаем размеры и число пальцев s = 45 мм, t = 20 мм, z = 60.

*** Принимаем диаметр рёбер и число рёбер по окружности d = 55 мм,

mp = Z1/2 = 72/2 = 36.

Допустимые напряжения:

для кольца:

[sн.к] = (0.9 ¸ 0.98) × sSс = (0.9 ¸ 0.98) × 230 = 207 ¸ 225 МПа,

где sSс — сопротивление разрыву нажимного кольца статора.

для пальцев:

[sп] = (0.9 ¸ 0.98) × sSп = (0.9 ¸ 0.98) × 300 = 270 ¸ 294 МПа,

где sSп — сопротивление разрыву пальцев.

Оба расчётных напряжения sВ и sП меньше допустимых.

Материал пальцев и нажимного кольца — немагнитная сталь.

Допустимое напряжение для рёбер:

[sР] = 0.6 × sS = 0.6 × 292 = 195 МПа.

Расчётное напряжение sР меньше допустимого. Материал рёбер — сталь.

13. Проверка вибрации сердечника статора

Число периодов деформации сердечника:

md = 2 × p = 2 × 1 = 2.

Отношение массы сердечника к массе спинки:

.

Собственная частота колебаний сердечника:

Гц,

где ЕС = 13 × 104 МПа — модуль упругости сердечника вдоль проката,

(коэфф. изгибной жёсткости сердечника).

Динамический коэффициент:

удвоенная амплитуда радиальных вибраций сердечника:

мкм.

Так как полученная амплитуда вибраций не превышает стандартное нормированное снижению вибраций не предусматривается.

Учебная работа. Расчет турбогенератора