电机转子计算书.doc

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：D＝288.6cm4. 转轴的简化图形如图1所示 图1 转轴简化图形轴段di cmjicm4xi cmxi3cm3xi3 - xi-13cm3(xi3 - xi-13)/ jicm-1a-b112.511985.5166.375166.3750.139214.0188615.53723.8753557.51.886315.6290747.5107171.87510344835.586417.7481892.5791453.125684281.25142.026∑kab=179.637c-b112.511985.5166.375166.3750.139214.0188615.53723.8753557.51.886315.6290753.5153130.375149406.553.395417.7481898.5955671.625802541.25166.571∑Kbc=222.1915. 单边平均气隙：δ＝0.22cm6. 轴在b点的挠度系数：αbb=7. 磁拉力刚度k0＝8. 初始单边磁拉力P0＝k0.e0=732570.10.7=5153Kg9. 由重量G引起在b点的挠度：f1=Gαbb=220016.810-6=0.03696cm10. 单边磁拉力引起轴在b点的挠度：f2=f0(1-m)=0.0237(1-0.086)=0.0055式中：f0＝［P0/G］f1＝［1412／2200］0.03696＝0.0237 m= f0/e0=0.0237/0.022=1.0773 e0=0.1δ=0.10.22=0.02211. 轴在b点的总挠度f=f1+f2=0.02688+0.0055=0.049512. 挠度占气隙的百分数f′=0.0495/0.7100%=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(nkp-nN)/nN=(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（按转子整个重量计算）, 单边磁拉力P0=5153Kg,P0+G=43153Kg按受力及弯矩关系得：RA＋RB＝43153 RA2091＝RB2520计算得：RA＝23584Kg RB＝19569Kg额定转矩TN＝9550P／n ＝95506400／200＝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：Sσ＝ （a）扭转应力安全系数：Sτ＝ (b)弯扭合成安全系数：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σB=1080MPa ，材料的拉伸屈服强度σS=930MPa，材料的弯曲疲劳极限σ-1=543MPa，材料扭转疲劳极限τ-1=314MPa ,取材料的扭转屈服强度τS=0.585σS =0.585930=544MPa。

2）、尺寸系数：由轴径d>150－500，查表2－8得：εσ＝0.6，ετ＝0.63）、表面质量系数：因轴未作任何强化处理，由粗糙度 ，查表2－10得β＝0.964）、应力集中系数a. 由轴径D=φ680, σB=1080MPa, D/d=680/580=1.17,r/d=25/680=0.0367,由表2-5查得Kσ＝1.96， Kτ＝1.43b. 由轴径d=φ470,σB=1080MPa ，D/d=580/470=1.23,r/d=25/470=0.05,由表2-5查得,Kσ＝2.04， Kτ＝1.60c. 由轴径d=φ440,σB=1080MPa ，D/d=580/440=1.32,r/d=25/580=0.043,由表2-5查得,Kσ＝2.06， Kτ＝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Mc＝23584X10抗弯截面模数:Z＝πd3/32抗扭截面模数：Zp=2Z弯曲应力的应力幅：σa=Mc/Z 平均应力幅：σm=0 3倍额定转矩时扭转应力的应力幅和平均应力幅:τa=τm= Td/(2Zp)参数计算结果见下表：Mc（N.m）Z（m3）Zp（m3）σa＝Mc/Z(MPa)σm(MPa)τa=τm＝T/（2XZp）(MPa)（3倍额定转矩时）(φ680)4931410.0310.06215.907.40(φ440)2526360.0080.01615.6028.65(φ470)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：SσSτ（3倍额定转矩时）S（3倍额定转矩时）(φ680)10.113.98.17(φ470)7.94.083.63(φ440)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：S0＝（d）式中：―只考虑弯曲时的安全系数 ―只考虑扭矩时的安全系数＝（e）＝ （f）式中：σS―材料的拉伸屈服强度 τS―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对于42CrMo不锈钢，σS＝930Mpa，τS=0.585σS =0.585930=544MPa，受冲击载荷时转矩为：T＝其它数据列表如下：M（N.m）Z（m3）Zp（m3）(φ680)4931410.0310.062(φ440)2526360.0080.016(φ470)2438350.0100.020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：S0σS0τ（受冲击载荷）S（受冲击载荷时）(φ680)58.522.220.8(φ440)29.42.862.8(φ470)38.13.583.6查表得42CrMo不锈钢许用安全系数[S0]=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＝9550P／n ＝95506400／200＝305600N.m（2）轴系中轴伸端最小轴径为φ470mm 由扭转应力公式：τ＝TN/(πd3/16) ＝16305600／（3.140.473）=15MPa15MPa<[τ]=30MPa 所以扭转强度满足要求2、轴的扭转刚度计算（1）额定转矩TN＝9550P／n ＝95506400／200＝305600N.m（2） 轴系中轴伸端最小轴径为φ470mm 由扭转刚度公式：θ＝（/m）式中G―材料的剪切弹性模量 对于42CrMo锻钢G＝200109N/m2Ip―横截面对圆心的极惯性矩 Ip＝在精密、稳定的传动中，许用扭转角[θ]＝0.25－0.5(／m),0.0327<[θ], 所以扭转刚度满足要求二． TAW6400－30／3250转子支架强度计算书1. 基本数据： 单位:cm（1） 额定功率：PN＝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/cm2)（7） 铸钢材料屈服点：σs=2700(Kg/cm2)（8） 额定转矩：Mn＝97500975006400/200=3120000(Kgcm)（9） 磁极数目：2P=215=302. 截面面积与重心直径：（1） 磁轭截面面积：Fe＝(cm2)（2） 轮毂截面面积：Fg＝(cm2)（3） “辐条”的截面积： Ff＝(cm2)（4） 轮毂重心直径：Dg＝（cm）（5） 磁轭重心直径：Re＝（cm）（6） 磁极重心半径：Rj＝133（cm）3.柔度：（1）轮毂柔度：λg=（2）磁轭柔度：λe=（3）辐条柔度：λf=4.过速时作用力的确定：（1） 磁极重量Gj＝12600（Kg）（2） 磁轭重量：Ge＝9141（Kg）（3） 磁极与磁轭的总离心力：C＝＝1769571.74（Kg）（4） 每个辐条的拉应力P=（kg）（5） 磁轭上的周向拉力：(kg)(6)磁轭上最大弯矩 =927705kg.cm5.过速时的应力：(1) 辐条的拉应力σf=(Kg/cm2)(2) 轮毂的拉应力：σg=(Kg/cm2) (3) 磁轭的最大应力σe=(Kg/cm2)5.结论：对于铸钢许用应力［］＝1000 Kg/cm2，以上计算均小于此值，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M＝2. 传递负荷所需的最小结合压力：Pfmin＝＝17.5(N/mm2)3. 包容件直径比：qa=4. 被包容件直径比：包容件传递负荷所需的最小直径变化量：eamin=5. 被包容件传递负荷所需的最小直径变化量:emin=6. 传递负荷所需的最小有效过盈量：7. 考虑压平量的最小过盈量： 轴的公差为Ф680u6（+0.79 +0.74）,转子支架的公差为Ф680H7( +0.08 0 ),实际最小过盈量为0.68mm>0.21484,所以转子支架与轴过盈量满足要求。