电机转子计算书

1、一 . 轴的挠度及临界转速、强度、刚度计算书（一）、轴的挠度及临界转速计算1. 转子重量： G= 38000Kg2. 有效铁心长度： L= 109cm3. 转子外径： 288.6cm4. 转轴的简化图形如图 1 所示图 1 转轴简化图形di cmXi cm33(Xi3- X i-1 3 )/ j ij i3 XiXi - X i-1轴段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. 单边平均气隙 ：3= 0.22cm6. 轴在 b 点的挠度系数：2 2 丄J L iKcb2522 2179.124.8OC bb =2-8.11.17103EL232106 2431.17. 磁拉力刚度.

3、3DLBs 2 3 288.6 109 5160 2,ko =( s )20.7()2 73257Kg/cm700070008. 初始单边磁拉力P0= k0.e 0=73257 X 0.1 x 0.7=5153Kg9. 由重量 G 引起在 b 点的挠度：-6f 1=Ga bb =2200 x 16.8 x 10 =0.03696cm10. 单边磁拉力引起轴在 b 点的挠度：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. 轴在 b 点的总挠度 f=f 1+f 2=0.02688+0.0055=0.049512. 挠度占气隙的百分数 f =0.0495/0.7 x 100%=7.1%13. 许用挠度 f =8%>7.1% 因此轴的挠度满足要求。14. 转轴临界转速： nkp =200 ( 1m)/ 仏 200 (1 0.086)/0.044 912r/min(n kp -nN ) /n N=(912-200)/200=356%>30%,因此轴的临界转速满足要求。( 二)、轴的疲劳强度的安全系数计算：轴的疲劳强度按轴上长期作用的最大变

5、载荷进行计算，对同步电动机来说可按 3 倍的额定转矩来计算，轴的疲劳强度校核主要是长期受载荷作时危险截面的安全系数校核，具体计算如下：1、轴系受力分布图轴系受力可按集中载荷考虑，受力如下图所示，其中G= 38000Kg(按转欢迎下载2子整个重量计算 ) ， 单边磁拉力 P0=5153Kg,P0+G=43153Kg欢迎下载3-"-p-,1-_门 II 11Trnrrn-按受力及弯矩关系得：RA RB= 43153 RAX 2091 = RBX 2520 计算得：R 心 23584Kg RB = 19569Kg额定转矩TN= 9550 X P/ n = 9550 X 6400 / 200

6、 = 305600N.m3 倍额定转矩 3TN= 916800 N.m轴的疲劳强度安全系数校核计算公式如下：( 具体参数代表的含义见下面说明)弯曲应力安全系数：KS c=1- (a)a 1 ms欢迎下载4扭转应力安全系数 :s = -1(b)a1 ms弯扭合成安全系数：S= , S S (c)2、参数选取(1)、材料性能由表15-1, 材料的拉伸强度极限c B =1080MPa , 材料的拉伸屈服强度°s=930MPa材料的弯曲疲劳极限c -1 =543MPa 材料扭转疲劳极限 T -1 =314MP Q 取材料的扭转屈服强度T s =0.585 Xc s =0.585 X930=5

7、44MPa(2) 、尺寸系数：由轴径d>150- 500 , 查表 2 8 得:c 0.6, T=0.6 。J(3)、表面质量系数：因轴未作任何强化处理，由粗糙度野，查表2 10 得 8 = 0.96。(4)、应力集中系数欢迎下载5a.由 轴 径 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 轴 径 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 轴 径 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、疲劳强度校核：（按传动轴校核）（含主要参数计算如下）弯矩 M E 23584 X XX 10抗弯截面模数 :Z =n d3 /32抗扭截面模数： Zp=2Z弯曲应力的应力幅：。a=Mc/Z平均应力幅：。 m=03 倍额定转矩时扭转应力的应力幅和平均应力幅：T a= T m= TV （ 2 X Zp）参数计算结果见下表：er a=r mT a= T m = T/ ( 2XZp )Mc

9、(N.m )Z（ m）zp( m)(MPa)(MPa) ( 3Mc/Z(MPa)倍额定转矩时 )(?680)4931410.0310.06215.907.40(?440)2526360.0080.01615.6028.65(?470)2438350.0100.02019.4022.92对于以上截面的参数代入公式（ a）、 （ b）、（ c）得下面数据表 :欢迎下载6SrS（ 3 倍额定转矩S（ 3 倍额定转矩时）时）(?680)10.113.98.17(?470)7.94.083.63(?440)9.73.112.96对于锻钢 S =1.3 -1.5, 各个台阶的安全系数最小为2.96 均大于

10、 1.5,因此轴的疲劳强度计算合格。（三）、 轴的静强度校核轴的静强度校核是计算轴的危险截面在短时最大载荷（包括冲击截荷）时的安全系数，所谓危险截面是受力较大截面积较小即静应力较大的截面。危险截面的安全系数的校核式为：So=SS（d）o2o 2（ S。） （S。）式中： So 只考虑弯曲时的安全系数So 只考虑扭矩时的安全系数S0 一( e)MmaxZsSo 一T m ax(f)Z P式中：。 S材料的拉伸屈服强度T S 材料的扭转屈服强度Mmax Tmax- 轴危险截面的最大弯矩和最大扭矩Z、Zp轴危险截面的抗弯和抗扭截面模数欢迎下载7对于 42CrMo 不锈钢， c S= 930MpaT

11、s=0.585S =0.585X 930=544MPa受冲击载荷时转矩为：T=丄P16400955095501519143.39N.mXd''nN0.201166 200其它数据列表如下 :M ( N.m)Z( m)Zp( m)(? 680)4931410.0310.062(? 440)2526360.0080.016(? 470)2438350.0100.020欢迎下载8将以上数据代入公式( d) 、( e)、 ( f) 中得各截面安全系数列表如下:S0 T ( 受冲击载荷 )S ( 受冲击载荷时 )(? 680)58.522.220.8(? 440)29.42.862.8(

12、? 470)38.13.583.6查表得 42CrMo 不锈钢许用安全系数S°=1.2 - 1.4, 以上各危险截面在受冲击载荷作用下最小安全系数为2.8 均大于 1.4 ，因此轴的静强度计算合格。( 四) 轴的刚度计算1、 轴的扭转强度计算(1)额定转矩TN= 9550 X P/ n = 9550 X 6400 / 200 = 305600N.m(2) 轴系中轴伸端最小轴径为 ? 470mm 由扭转应力公式：33T= TN/( n d/16)= 16 X 305600 /( 3.14 x 0.47 ) =15MPa15MPa< T =30MPa 所以扭转强度满足要求。2、 轴

13、的扭转 刚度计算(1)额定转矩TN= 9550 X P/ n = 9550 X 6400 / 200 = 305600N.m(2) 轴系中轴伸端最小轴径为 ? 470mm 由扭转刚度公式：180305600180( o/m )GI3.14 0.4740.01893.14200 1032式中 G- 材料的剪切弹性模量对于 42CrMo锻钢 G=200 x10卜/卅Ip 横截面对圆心的极惯性矩Ip32欢迎下载9在精密、稳定的传动中，许用扭转角e = 0.25 0.5( o /m),0.0327<e ,所以扭转刚度满足要求。二 . TAW6400- 30 / 3250 转子支架强度计算书1.

14、基本数据：单位 :cm(1) 额定功率： 6400(kW)(2) 额定转速： nN=200(rpm)(3) 过 速： np=240(rpm)(4) 过载倍数： Kp = 3(5) 辐板上数目： m=6(6) 弹性系数： E= 1750000(Kg/cm 2 )(7) 铸钢材料屈服点：。 s=2700(Kg/cm 2 )(8) 额定转矩：欢迎下载10Mn - 97500 97500 XP N6400/200=3120000(Kgcm)nN(9) 磁极数目： 2P=2 X 15=30(1) 磁轭截面面积2. 截面面积与重心直径 :1 1 2ll(D4 D3 )144(244.6 222.4) 15

15、98.4 (cm)(2) 轮毂截面面积：2Fg - g(D2 D1)1 (96 68) 109 1526 (cm)(3) “辐条”的截面积：Dc ,3.1415 1412310.6 (cm)Ff h( d) 8 (m35)6(4)轮毂重心直径：11Dg= 2( D1 D2 )专(68 96) 82 (11(5) 磁轭重心直径 :Re-严 D4 )-(222.4 244.6)4(6) 磁极重心半径 : Rj = 133 ( cm )3. 柔度:(1) 轮毂柔度 :Fe -cm)233.5 (cm)入 g= Dg824.89 10 92 EF g 2 3.1415 1750000 1526(2)

16、磁轭柔度 :De233.5入e=2 EFe 2 3.1415 1750000 1598.41.33 10(3) 辐条柔度 :入 f=222.4962.33 10 7EFf 1750000310.64. 过速时作用力的确定 :(1) 磁极重量 Gj - 12600 ( Kg)欢迎下载11(2)磁轭重量： Ge= 9141 ( Kg)(3)磁极与磁轭的总离心力：C =np 2211.2(G jRj GeRe)( 磊 )11.2 (12600 133 9141 116.75) (240/1000)=1769571.74( Kg)(4)每个辐条的拉应力P= J 33仃 69571*7468788.5

17、( kg)m( e g ) f 6 (1.330.489)23.3(5)磁轭上的周向拉力 :Q 三 Pctgctg-222063.5(kg)22 m 226(6)磁轭上最大弯矩Me 0.325PD e(m ctg) 0.325 68788.5 233.5(丄 ctg 吐)6m3.14=927705kg.cm5. 过速时的应力 :(1) 辐条的拉应力十卫 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.结论：对于铸钢许用应力 2 =1000 Kg/cm 2 3 ，以上计算均小于此欢迎下载12值，所以满足要求。三 . TAW6400-30/3250 转子支架与轴过盈量计算书1. 传递扭矩1PN16400MM=955095501519143.4N.mxd''nN0.2011662002. 传递负荷所需的最小结合压力： Rmin =犁29?4341 °°17.5(N/mm2)=df2lf3.14 680 21090 0.11eamin =PfminEaCa0.171mm17.5 210000 3.013. 包容件直径比：专鬻 0.7。84. 被包容件直径比：qi 十 0 df包容件传递负荷所需的最小直径变化量5. 被包容件传递负荷所需的最小直