7 Механічний розрахунок вала

7.1 Вихідні дані щодо розрахунку вала

7.1.1 Вихідними даними для розрахунку вала є розміри ротора, отримані при електромагнітному розрахунку і конструктивній проробці двигуна. В практиці проектування розміри виступаючого кінця вала двигунів загального призначення вибираються за ГОСТ 18709 і ГОСТ 12080. У свою чергу, залежно від діаметра , вибирають розміри шпонки і , а також висоту паза для неї. Розміри шпонок, а відповідно і пазів для них, встановлені ГОСТ 23360. Ці розміри показано на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 – Кінець вала

При номінальному моменті Н∙м, по [1] приймаються такі попередні розміри вільного кінця валу (див. рис. 7.1): мм; 40 мм; мм; h_nbk =3 мм; b_bk =3 мм; h_bk = 5 мм. Відповідно конструктивній проробці двигуна визначені попередні розміри вала, ескіз вала показано на рис. 7.2.

Рисунок 7.2 – Ескіз вала

7.2 Розрахунок вала на жорсткість

7.2.1 Розрахунок на жорсткість виконується за схемою вала, яка подана на рис. 7.3.

Рисунок 7.3 – Розрахункова схема вала асинхронного двигуна

7.2.2 Сила тяжіння осердя ротора з обмоткою і ділянкою вала на довжині осердя, Н

_.

7.2.3 Прогин вала під дією сили на ділянці, відповідній середині пакету осердя, мм

,

(7.1)

де − модуль пружності сталі, = Па;

− відстань проміж умовними центрами підшипників, l_bear = 176 мм;

а, b – частки від середини пакета осердя ротора, a = b = 88 мм;

S_a і S_b – величини, які визначаються підсумовуванням значень для і-тих уступів валу.

_{Розрахункові дані для визначення величин Sa і Sb наведені в таблиці 7.1.}

Таблиця 7.1 – Розрахункові дані для визначення величин і

i	di, мм	, мм4	yi, мм	, мм3	, мм3	, мм-
1	17	4097,75	7,5	421,87	421,87	0,1
2	22	11493,18	87,72	675080,05	674658,18	58,7

_{Визначаємо Sa і Sb,} мм^-1

.

Підставляємо отримані значення у (7.1).

7.2.4 Радіальне зусилля передачі на виступаючий кінець вала двигуна, Н

,

(7.2)

де − коефіцієнт, що залежить від способу сполучення двигуна з приводним механізмом, визначається по [1], = 0,3;

– радіус обводу на якому розташовані елементи, що передають зусилля, визначається по [1], = 34 мм.

Підставляємо отримані значення у (7.2).

7.2.5 Прогин вала під дією сили посередині осердя, мм

,

(7.3)

де – відстань (див. рис. 7.3),

– величина, яка визначається підсумовуванням значень для і-тих уступів валу.

_{Розрахункові дані для визначення величини S0 наведені в таблиці 7.2.}

Таблиця 7.2 – Розрахункові дані для визначення величини

i	di, мм	, мм4	,мм2	, мм2	, мм2	, мм-2
1	17	4097,75	7,5	7,5	56,25	56,25
2	22	11493,185	87,7	87,724	7695,5	7639,25

_{Визначаємо S0,} мм^-2

.

Підставляємо отримані значення у (7.3).

7.2.6 Початковий розрахунковий ексцентриситет осердя ротора , що виникає через нерівномірність повітряного проміжку і прогин вала під дією

_{сил і}

,

(7.4)

де – коефіцієнт, що враховує нерівномірність повітряного проміжку, = 0,15 [1].

Підставляємо отримане значення у (7.4)

7.2.7 При зсуві осердя на величину виникає початкова сила однобічного магнітного тяжіння, Н

_.

7.2.8 Додатковий прогин вала від дії сили , мм

. _.

7.2.9 Сталий прогин вала під дією сил магнітного тяжіння, мм

,

(7.5)

де – відношення прогину від дії сили до ексцентриситету осердя ротора .

Знаходимо відношення прогину від дії сили до ексцентриситету осердя ротора

_.

Підставляємо отримане значення у (7.5).

7.2.10 Сумарний прогин вала посередині ротора у найгіршому разі, мм

_.

Для забезпечення нормальної роботи асинхронного двигуна необхідно, щоб виконувалася умова – ._.

7.2.11 Сила тяжіння сполучного пристрою

,

(7.6)

де – маса сполучного пристрою, визначається по [1].

Підставляємо отримане значення у (7.6)

7.2.12 Прогин від сили тяжіння пружної муфти, мм

.

7.2.13 Перша критична частота обертання двигуна з достатнім ступенем точності може бути знайдена за формулою, об/хв

_.

Другим критерієм жорсткості вала є забезпечення умови .