Расчёт основных параметров зубчатой передачи тягового электродвигателя

 

,                                               (4.20)

 

,                                                 (4.21)

 

4.6.11 Расчет длины заднего наклонного  участка катушки

 

Длину заднего  наклонного участка катушки найдем по формуле

 

,

 

.

 

4.6.12Расчет длины лобовой части  полувитка

 

 Длину лобовой части полувитка найдем по формуле

 

,                               (4.22)

 

.

 

4.6.13Расчет средней длины одного  проводника обмотки

 

Среднюю длину одного проводника (полувитка) обмотки якоря найдем по формуле

 

,                                                (4.23)

 

где мм – длина пакета сердечника якоря.

 

.

 

4.7 Расчет сопротивления обмотки  якоря

 

Сопротивление обмотки якоря при 20°С найдем по формуле

 

,                                            (4.24)

 

.

 

4.8 Расчет массы меди проводников обмотки якоря

 

Массу меди обмотки якоря найдем по формуле

 

,                                (4.25)

 

.

 

4.9 Расчет сечения уравнительных соединений 

 

Из-за неточности сборки машины и неоднородности материала  возможно нарушение равенства э. д. с. в параллельных ветвях петлевых обмоток и появление уравнительных токов. Чтобы эти ток не загружали щеточные контакты, применяем уравнительные соединения, связывающие равнопотенциальные точки обмотки.

 

4.9.1 Расчет сечения уравнителя

 

Сечение уравнителя принимаем по формуле 

 

                                     (4.26)

 

 

4.9.2Расчет ширины меди уравнителя

 

Ширину меди уравнителя принимаем равной ширине меди проводника обмотки якоря, т.е.

 

4.9.3 Расчет высоты меди уравнителя

 

 Высоту меди уравнителя найдем по формуле

 

,                                            (4.27)

 

 

Принимаем по ГОСТу

5 РАСЧЕТ  ДЛИНЫ ПАКЕТА СТАЛИ ЯКОРЯ

 

Длину шихтованного пакета стали якоря определяют, исходя из допустимого значения индукции в расчетном сечении зубца якоря на 1/3 его высоты, считая от основания, которое находится по формуле

 

                                             ,                                          (5.1)

 

где Ф - магнитный  поток;

  - расчетное сечение зубцов якоря.

 

5.1 Расчет номинального магнитного  потока двигателя 

 

Значение номинального магнитного потока двигателя найдем по формуле

 

,                                           (5.2)

 

где – э.д.с. тягового двигателя.

 

 

5.2 Расчет сечения зубцов якоря

 

Расчетное сечение зубцов якоря найдем по формуле

 

,                                     (5.3)

 

где - ширина зубца якоря на высоте 1/3 от основания;

 - коэффициент   полюсного перекрытия   (для   ТД без компенсационной         обмотки = 0,64...О,68, с компенсационной обмоткой = 0,64...0,72);

- коэффициент  заполнения пакета сталью ( = 0,94 - при марках стали Э21, Э22; = 0,97 - при марках стали Э1300, Э1300А).

 

Ширину зубца якоря на высоте 1/3 от основания вычислим по формуле

                                      

          ,                                   (5.2)

 

 

Длину  шихтованного пакета якоря определим по формуле

 

,                                    (5.3)

 

где – индукция в расчетном сечении зуба, принимаем ;

       – коэффициент   полюсного перекрытия   (для   тяговых двигателей без компенсационной обмотки , с компенсационной обмоткой ), для рассчитываемого ТД принимаем ;

         – коэффициент заполнения пакета сталью ( – при марках стали Э21, Э22; – при марках стали Э1300, Э1300А), принимаем марку стали Э22 и .

 

.

 

Полученная  величина находится в допустимых пределах значений по условиям вписывания тягового двигателя в колею нормальной ширины: для двигателей с двусторонней передачей  .

Тогда расчетное  сечение зубцов якоря

 

м².

 

Результаты  выполненных расчетов оформляем в виде таблицы 5.1.

 

Таблица 5.1 –  Результаты расчетов

 

Dа	660
	0,35
Z	93
	36,84×10,2
К	315
uk	4
N	640
Nz	8
	3,53×8,6
Aн	59,01
Ja	5,51
Ф	0,083
αб,	0,7
Sz1/3	0,04
Bz1/3	2,2

 

 

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ КОЛЛЕКТОРА И ЩЕТОК

 

Длина рабочей части коллектора определяется числом и размерам щеток  в одном щеткодержателе.

 

6.1 Расчет контактной поверхности щеток одного щеткодержателя

 

Найдем  контактную поверхность щеток одного щеткодержателя по формуле

 

,                                               (6.1)

 

где - плотность тока под щеткой, принимаем   ;

g - число пар щеткодержателей, равное g=2p=6.

 

см².

 

6.2 Предварительный подбор ширины щетки

 

Наметим ширину щетки по формуле

 

 g×                                                 (6.2)

 

где g = 3...6 - щеточное перекрытие, принимаем g = 3;

         - коллекторное деление.

 

3×5=15 мм.

 

6.4 Расчет максимально допустимой ширины щетки по условиям обеспечения удовлетворительной коммутации

 

Определим максимально  допустимую ширину щетки, исходя из условий  обеспечения удовлетворительной коммутации по формуле

 

,                       (6.3)

 

где - укорочение обмотки в коллекторных делениях;                       

    τ- полюсное деление.     

Найдем  укорочение обмотки в коллекторных делениях по формуле    

       

,                                            (6.4)

 

 

Найдем полюсное деление по формуле

 

,                                            (6.5)

 

.

 

Тогда ширина щетки

 

мм.

 

Принимаем стандартное  значение ширины щетки  =16 мм.

 

6.5 Расчет длины щеток одного  щеткодержателя

 

Длину щеток  одного щеткодержателя найдем по формуле

 

  ,                                            (6.6)

 

 мм.

 

6.6 Расчет длины одной щетки

 

Намеченная  длина одной щетки определяется по формуле

 

                                                      ,                                               (6.7)        

                             

где n_щ - число щеток в щеткодержателе.

 

мм.

 

Полученные  значения длины и ширины щетки  округляем до стандартных, т. е. =50 мм,  =2×8 мм.

 

6.7 Расчет плотности тока под щеткой

 

Определим плотность  тока под щеткой по формуле

 

    ,                                         (6.8)

 

А/см².

 

6.8 Расчет рабочей длины коллектора

 

Определим рабочую  длину коллектора по формуле

 

,                        (6.9)

 

где - толщина перемычки между щетками при выполнении "окна" для каждой щетки, принимаем мм;

мм - радиус закругления краев рабочей поверхности коллектора;

 мм - осевое перемещение (разбег) якоря в якорных подшипниках тягового двигателя, принимаем мм.

 

 мм.

 

7 РАСЧТЕ КОМПЕНСАЦИОННОЙ ОБМОТКИ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

7.1 Определение параметров компенсационной  обмотки

 

Расчет  компенсационной обмотки выполняем, исходя из ее основного назначения – компенсировать м. д. с. поперечной реакции якоря на расчетной полюсной дуге.

 

7.1.1 Расчет м. д. с. компенсационной обмотки

 

Определим м. д. с. компенсационной обмотки по формуле

 

                                              ,                                                (7.1)

 

где - м.д.с. поперечной реакции якоря.

Поперечную реакцию якоря найдем по формуле

,                                               (7.2)                                        

 

А.

 

А.

 

7.1.2 Расчет числа витков катушки компенсационной обмотки

 

Число витков катушки компенсационной обмотки  найдем по формуле

 

,                                           (7.3)

 

где - число параллельных ветвей компенсационной обмотки, принимаем  = 1.

 

 

Принимаем число  витков катушки  .

Известно  также, что число витков одной катушки компенсационной обмотки связано с числом пазов компенсационной обмотки на полюс и числом проводников в одном пазу соотношением

 

    .                                         (7.4)

 

При  установлении  числа  пазов  необходимо  учитывать следующее.

1.Количество пазов на полюс должно быть целым числом.

2.Объем тока в пазу компенсационной обмотки по условиям нагревания не должен превышать значения

 

<1800...2000 А.                                      (7.5)   

 

При чем, число проводников в одном пазу компенсационной обмотки должно быть целым.

3.Количество пазов на полюс для исключения вибраций машины из-за колебаний магнитного потока в воздушном зазоре не должно находиться в пределах

                                                    ,                                         (7.6)           

                       

4.Степень компенсации м.д.с. поперечной реакции якоря компенсационной обмотки должна находиться в пределах

 

                             (7.7)       

                               

7.1.3 Расчет числа  проводников в одном пазу компенсационной обмотки

 

Определим число проводников в одном пазу компенсационной обмотки, которое согласно условию (7.5)  находится в пределах

 

 

Принимаем .

 

7.1.4 Расчет числа пазов компенсационной обмотки

 

 Число пазов компенсационной обмотки на полюс найдем из соотношения (7.4)

 

 

Принимаем число  пазов компенсационной обмотки 

Проверим  выбранное число по условию (7.6)

 

.

 

Условие выполняется.

7.1.5 Расчет степени компенсации  компенсационной обмотки

 

Степень компенсации компенсационной обмотки найдем по условию (7.7)

 

.

 

Все условия  выполняются, параметры компенсационной  обмотки подобраны правильно.

 

7.2 Расчет зубцового слоя компенсационной обмотки

 

Параметры  зубцового  слоя  компенсационной обмотки  выбираются  на  основании рекомендуемого значения индукции в зубце

 

7.2.1 Расчет зубцового деления

 

Зубцовое деление найдем по формуле

 

                                          ,                                    (7.8)  

 

где – воздушный зазор, в предварительных расчетах принимаем .

 

                         

7.2.2 Расчет ширины  зубца

 

Ширину зубца найдем по формуле

 

                                           ,                                       (7.9)