Ротор из двух полых частей

Асинхронные двигатели с полым немагнитным ротором

Двигатели с полым немагнитным ротором являются в настоящее время весьма распространенными исполнительными двигателями переменного тока. Они применяются в различных схемах автоматических устройств. Мощность двигателей с полым немагнитным ротором от десятых долей ватта до нескольких сотен ватт. Двигатели рассчитываются как для промышленной частоты (50 Гц), так и для повышенных частот (200, 400, 500 Гц). Частота вращения двигателей (синхронная) колеблется от 1500 до 30 000 об/мин.

Конструктивное устройство одного из двигателей с полым немагнитным ротором представлено на рис. 18.5. Внешний статор 4 такого двигателя ничем не отличается от статора обычного асинхронного двигателя. Он набирается из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. В пазах статора располагаются обмотки 6 управления и возбуждения, сдвинутые в пространстве на 90°. Эти обмотки либо изолированы друг от друга, либо соединены по мостиковой схеме.

Мостиковая схема представляет собой замкнутую обмотку с отпайками через 90°. Она помогает достаточно просто осуществить точный пространственный сдвиг обмоток, способствует лучшему распределению токов и потерь в них. К недостаткам схемы следует отнести, во-первых, электрическую связь цепей возбуждения и управления, во-вторых, большое число параллельных ветвей (2а) и отпаек-концов при большом числе пар полюсов (2а = 2р) и, в-третьих, постоянство коэффициента трансформации k = wp/wr

Внутренний статор 5 набирается из листов электротехнической стали на цилиндрическом выступе одного из подшипниковых щитов. Он служит для уменьшения магнитного сопротивления на пути основного (рабочего) магнитного потока, проходящего через воздушный зазор. Полый ротор двигателя 2 изготовляется в виде тонкостенного станка из немагнитного материала, чаще из сплавов алюминия. Своим дном ротор жестко укрепляется на оси 7, которая свободно вращается в подшипниках, расположенных в подшипниковых щитах 3. Толщина стенок ротора зависит от мощности двигателя и колеблется в пределах от 0,1 до 1 мм. Вследствие весьма малой массы ротор обладает незначительным моментом инерции, что является очень ценным свойством двигателя с полым немагнитным ротором, способствующим его широкому распространению. Между стенками ротора и статорами имеются воздушные зазоры, которые обычно составляют 0,15. 0,25 мм.

Двигатели мощностью менее 3 Вт изготовляются несколько иначе. Их обмотки возбуждения и управления размещаются в пазах внутреннего статора, и тогда внешний статор не имеет пазов и служит лишь для уменьшения магнитного сопротивления. При такой конструкции весьма облегчается процесс укладки обмоток в пазы при малых диаметрах расточки статора и несколько повышается вращающий момент, но диаметр ротора для увеличения обмоточного пространства на внутреннем статоре приходится несколько увеличить, что обусловливает некоторое увеличение момента инерции ротора. Для устранения этого недостатка иногда используется третья конструктивная форма двигателя: одна из обмоток размещается на внутреннем, а другая — на наружном статоре.

Характерной особенностью двигателей с полым немагнитным ротором является большой магнитный промежуток δ на пути потока между наружным и внутренним статорами, который состоит из двух зазоров: δ1 — между внешним статором и ротором и δ2 — между внутренним статором. Кроме того, ротор, будучи немагнитным, тоже является воздушным зазором Δ. Таким образом, общий размер немагнитного воздушного промежутка между внешним и внутренним статорами δ = δ1 + δ2 + Δ составляет 0,4. 1,5 мм.

Из-за большого немагнитного промежутка двигатели с полым немагнитным ротором имеют большой намагничивающий ток (0,8. 0,9)Iн и низкий коэффициент мощности cosφ. Большая сила намагничивающего тока приводит к большим электрическим потерям в обмотках двигателя и значительно снижает его КПД. С целью уменьшения электрических потерь двигатели с полым немагнитным ротором обычно конструируют так, чтобы до 70 % площади поперечного сечения статора у них занимали пазы с обмотками.

В отличие от всех остальных типов роторов, применяемых для асинхронных исполнительных двигателей переменного тока, полый немагнитный ротор при большом активном сопротивлении rр обладает весьма незначительным индуктивным сопротивлением хр = (0,05. 0,1)rр. Это его свойство способствует значительному повышению линейности механических и регулировочных характеристик двигателей.

Принцип действия двигателя с полым немагнитным ротором состоит в следующем: переменный ток, протекая по обмоткам статора, создает вращающее магнитное поле, которое, пересекая полый ротор, наводит в нем вихревые токи; в результате взаимодействия этих токов с вращающимся магнитным полем двигателя возникает момент, который, действуя на ротор, увлекает его в сторону этого поля.

К положительным свойствам двигателей с полым немагнитным ротором следует отнести:

малый момент инерции ротора, что в совокупности со значительным пусковым моментом обеспечивает быстродействие двигателя. Электромеханические постоянные времени ТM подавляющего большинства современных двигателей не превышают 60 мс;

сравнительно хорошую линейность механических и регулировочных характеристик. У большинства двигателей нелинейность ц 5 лежит в пределах от 0,05 до 0,15, что обеспечивает устойчивую работу двигателя почти при всех частотах вращения и кратность регулирования nmax/nmin = 100. 200;

высокую чувствительность — малый сигнал трогания, что обеспечивается малым моментом инерции ротора, малой его массой, большим пусковым моментом и отсутствием радиальных сил притяжения ротора к статору. Последнее объясняется тем, что ротор немагнитный;

плавность и бесшумность хода, постоянство пускового момента в любом положении ротора, что определяется отсутствием пазов на роторе, а следовательно, зубцовых гармоник поля.

К недостаткам двигателей с полым немагнитным ротором относятся:

низкий КПД; у большинства двигателей даже в номинальном режиме ηн = 0,2. 0,4 и значительно уменьшается при регулировании. Низкий КПД объясняется большими электрическими потерями в обмотке статора вследствие большого намагничивающего тока и полом роторе вследствие его большого активного сопротивления;

низкий коэффициент мощности (cosφ = 0,2. 0,4) вследствие большого немагнитного промежутка между наружным и внутренним статорами;

большие габариты и масса, обусловленные первыми двумя недостатками. По габаритам и массе двигатель с полым немагнитным ротором больше силовых асинхронных двигателей и исполнительных двигателей постоянного тока той же номинальной мощности в 2— 4 раза.

Желание уменьшить габариты и массу приводит к тому, что подавляющее большинство двигателей с полым немагнитным ротором рассчитывается на работу от сетей с повышенной частотой (200. 1000 Гц). Двигатели с повышенной частотой напряжения питания имеют более высокую частоту вращения n = 60f(1 – s)/p, a следовательно, развивают те же механические мощности при меньших моментах на валу, значениями которых определяются габариты машин.

В некоторых схемах исполнительные двигатели должны длительное время развивать вращающий момент при неподвижном роторе, т.е. работать на упор (в режиме короткого замыкания). С целью необходимого при таком режиме отвода выделяемой в двигателях теплоты иногда выполняются двигатели с двумя развязанными в механическом отношении роторами, находящимися в расточке одного и того же статора. Один из них — ротор исполнительного двигателя, а другой — вентиляторного.

Двигатель такой конструкции представлен на рис. 18.6. Его можно рассматривать как два двигателя, исполнительный и вентиляторный, обмотки статоров которых соединены последовательно. В режиме короткого замыкания (при неподвижном роторе) входное сопротивление исполнительного двигателя весьма незначительно, поэтому большая часть приложенного напряжения приходится на вентиляторный двигатель, ротор которого вращается с большой частотой и хорошо охлаждает исполнительный двигатель. При возрастании частоты вращения ротора исполнительного двигате-

ля вследствие увеличения его входного сопротивления происходит перераспределение напряжений: на исполнительном двигателе оно увеличивается, на вентиляторном — уменьшается.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: “Что-то тут концом пахнет”. 8702 – | 8256 – или читать все.

Ротор — что это такое

Ротор – важная составляющая многих машин и механизмов. Наиболее важной деталью, обозначаемой при помощи данного понятия, является так называемый якорь электрического двигателя, генераторов переменного тока. Равно как и колесо, изобретение и использование ротора позволили сделать человечеству огромный шаг навстречу электрификации. Более подробно о том, что такое ротор, в каких механизмах и машинах он применяется, каких видов бывает, будет рассказано в этой статье.

Определение

С точки зрения электротехники, классический ротор – это вращающееся цилиндрическое тело, имеющее следующее строение:

  • Вал из прочной инструментальной стали с как минимум двумя подшипниками, расположенными по одному в передней и задней частях;
  • Сердечники из толстых металлических пластин;
  • Намотанные на собранные из пластин сердечники катушки;
  • Коллектор или пара специальных токопроводящих колец.
Читайте также:  Постройка кованых ворот

Для принудительного воздушного охлаждения вращающейся очень часто с большой скоростью детали служит расположенная в одном из его торцов крыльчатка. В генераторах вращение ротору передается от турбины, соединенной с ним через общий вал, или от работающего двигателя при помощи шкива, на который одет гибкий и прочный ремень (клинно-ременная передача).

Так, основная функция ротора – это вращение относительно неподвижной части. В электротехнике такой неподвижной частью является статор. Вместе ротор и статор являются важнейшими составляющими электродвигателей и генераторов переменного тока.

Виды электромеханических устройств

Используют ротор в таких электромеханических устройствах, как двигатели, работающие на постоянном и переменном электрическом токе, генераторы.

Агрегаты, работающие на переменном токе

К таким агрегатам относятся различные электродвигатели. Наиболее распространенная модель данного устройства состоит из следующих частей:

  • Алюминиевый или чугунный ребристый корпус с монтажной коробкой для подключения обмоток статора и ротора;
  • Статор – неподвижная часть в виде полого цилиндра, расположенная внутри корпуса. Обмотка статора состоит из 3 пар расположенных друг напротив друга намотанных в пазы корпуса катушек из медного изолированного провода
  • Цельнометаллический цилиндрический ротор с валом и пазами, в которые впаяны обладающие высокой токопроводящей способностью алюминиевые стержни.

Вращается ротор на двух опорных подшипниках, запрессованных на его валу. Охлаждение работающего на больших оборотах электродвигателя происходит, благодаря крыльчатке – небольшому вентилятору, состоящему из множества лопастей и расположенному на одном из концов вала ротора. Также эффективному охлаждению работающего агрегата способствует ребристая структура алюминиевого корпуса.

Принцип работы подобного двигателя заключается в следующем:

  1. При подключении тока к агрегату он попеременно проходит через одну из трех пар катушек статора.
  2. При протекании по парам статорных катушек электрического тока они создают магнитное поле, силовые линии которого пересекают ротор.
  3. Попеременно запитываемые пары катушек создают подвижное магнитное поле, которое по закону электромагнитной индукции провоцирует появление в неподвижных металлических стержнях ротора электрического тока.
  4. Индуцированный ток в роторе приводит к появлению силы, выталкивающей его из магнитного поля статора. Так как частота подачи тока на катушки статора в среднем составляет порядка 30 импульсов в секунду, появившаяся в роторе выталкивающая сила приводит к его вращению с большой скоростью.

Важно! В зависимости от одновременности вращения ротора и порождающего это движение магнитного поля электрический двигатель переменного тока может быть синхронный (ротор агрегата вращается синхронно с магнитным полем статора) и асинхронный (вращение якоря не синхронизировано с движением магнитного поля статора). Первый вид отличается высокой мощностью и надежностью, в то время как второй характеризуется большим разнообразием конструкций и областей применения.

Машины постоянного тока

Наиболее распространенный электродвигатель постоянного тока щеточного вида представляет собой электрический агрегат, состоящий из:

  • Чугунного корпуса с ребрами охлаждения и специальным монтажным коробом для подключения обмоток агрегата;
  • Вала из прочной инструментальной стали с двумя подшипниками;
  • Якоря, состоящего из сердечника (набора пластин из специальной электротехнической стали), якорной обмотки (размещенных в пазах сердечника катушек из медного провода);
  • Индуктора, состоящего из полюсов возбуждения с намотанными на них катушками из медного провода;
  • Коллектора – расположенных на валу медных пластин, к которым подключаются выводы катушек якорной обмотки;
  • Подпружиненных графитовых или металлографитовых щеток (щеточной группы).

Охлаждается такой двигатель, как и аналог, работающий от переменного тока, – расположенной на валу крыльчаткой.

Важно! В отличие от электродвигателя переменного тока частотой вращения ротора в таком силовом агрегате управляет специальный блок, который при помощи установленного на валу датчика Холла определяет положение ротора и его скорость.

Работает подобный агрегат следующим образом:

  1. На обмотку возбуждения подается напряжение, создавая тем самым постоянное магнитное поле;
  2. Через щетки и коллектор напряжение подается на катушки сердечника якоря – возникающее при этом магнитное поле отталкивается от такого же, образованного индуктором, вследствие чего двигатель начинает вращаться («запускается»);
  3. Впоследствии при вращении через щетки запитываются остальные катушки якорной обмотки, что приводит к равномерному вращению якоря с определённой скоростью.

Останавливают вращение такого агрегата прекращением подачи напряжения на щеточную группу.

Помимо описанных выше электромоторов, к машинам, работающим на постоянном токе, относится также роторный стартер – устройство, необходимое для запуска бензиновых и дизельных автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Типы роторов

В зависимости от области применения и строения, роторы бывают следующих типов:

  • Фазный – якоря данного типа представляют собой совокупность намотанных на сердечник катушек, расположенных относительно друг другу под углом 1200. Концы проводов катушек выводятся к пластинам коллектора и запитываются при помощи щёточного узла.
  • Короткозамкнутый –ротор такого типа состоит из цельного цилиндра с пазами, в которые укладываются стержни из электролитической меди или алюминия. Концы таких стержней соединяются между собой кольцом. Коллектора и щеточного узла в агрегатах, оборудованных подобным якорем, не имеется.

Двигатели с фазным типом якоря отличаются большими размерами и весом, но при этом обладают прекрасным пуском и регулировкой. Агрегаты с короткозамкнутыми роторами имеют меньшие размеры, меньшую подверженность поломкам, простоту в эксплуатации.

Разобравшись в том, что такое собой представляют ротор и статор, можно получить не только полезные теоретические знания, но и практические навыки: зная устройство агрегатов, работающих на постоянном и переменном токе, можно при наличии неисправности проверить работоспособность их основных узлов, определить, виноваты ли в поломке намотка якоря, статор, щеточный или коллекторный узел.

Также ответив на вопрос «ротор что это такое» и углубившись в устройство данной детали, можно производить перемотку сгоревших обмоток самостоятельно, что, в свою очередь, является достаточно востребованной и высокооплачиваемой работой.

Видео

Зачем турбине ротор

Ротор — это одна из важнейших деталей турбины. Он несет на себе рабочие лопатки, образующие вместе с направляющими лопатками проточную часть турбины, и передает крутящий мо­мент, возникающий от окружного усилия, развиваемого потоком пара на лопатках.

Обычно ротор состоит из вала, дисков или барабана, рабочих лопаток и разных мелких деталей, насаженных на вал: втулок лабиринтовых или иных уплотнений, передачи к регулятору, муфты, маслоотражателей и др.

Типичная конструкция ротора представлена на рис. 4. На вал насажены диски, каждый из которых, за исключением пер­вого, несет один ряд рабочих лопаток. Первый диск представляет собой колесо со ступенями скорости. Конструкция применяется преимущественно для активных турбин, хотя отдельные ступени, в особенности последние, и при этом типе ротора могут иметь значительную степень реактивности.

При небольшом диаметре облопачивания диски иногда выта­чиваются заодно с валом из массивной поковки. Такая конструк­ция часто встречается в турбинах высокого давления для первых активных ступеней (рис. 5).

Цельнокованый ротор состоит из передней части вала с кон­цевым уплотнением большой длины, диска с двумя ступенями скорости, дисков постоянной толщины для активных ступеней давления и задней части вала с концевым уплотнением. По вы­ступам на валу между дисками работают лабиринтовые уплот­нения диафрагм.

Естественно, что применение этой конструкции ограничивает­ся небольшим диаметром дисков (обычно не свыше 1 м), так как: 1) для заготовок большого диаметра трудно гарантировать высокое качество поковки; 2) ошибка в какой-либо операции при обработке ротора может повлечь за собой браковку дорогостоя­щей поковки;

Рис.4 Ротор турбины 6 Мет с промышленным отбором пара Калужско­го турбинного завода (КТЗ)

Рис. 5. Ротор турбины с противодавлением 25 Мет Харьковского турбин­ного завода (ХТГЗ)

Рис. 6. Ротор турбины 25 Мет с двумя отборами пара Уральского турбо-моторного завода (УТМЗ)

Рис. 7 . Ротор п. в. д. турбины (170 бар) фирмы Броун-Бовери

3) материалом для поковки приходится часто вы­бирать легированную сталь, необходимую лишь для дисков пер­вых ступеней; последующие ступени могли быть изготовлены из простой углеродистой стали, и таким образом, на ротор расходуется большое количество дорогой легированной стали.

На рис. 6 показана конструкция ротора, представляющая собой комбинацию двух описанных выше роторов: диски ступеней высокого давления (в том числе для первого регулирующего колеса) выточены заодно с валом, диски последующих ступеней насажены на вал.

Для реактивных турбин часто применяют барабанную конструкцию ротора

Что применяют на реактивных турбинах

Читайте также:  Поклейка флизелиновых обоев

На рис. 7 показан ротор, сваренный из шести поковок, четыре из которых представляют собой диски постоянной толщины с ободом, а две — полые барабаны, откованные заодно с валом. Ротор относится к двухпоточной конструкции цилиндра высокого давления мощной турбины: пар поступает к середине ротора и »расходится в обе стороны через активную регулирующую ступень и группу реактивных ступеней с каждой стороны. В связи с боль­шим расстоянием между подшипниками конструкция ротора от­личается большой жесткостью.

Полые барабаны по условиям прочности пригодны лишь для небольших окружных скоростей (примерно до 150—200 м/сек), поэтому они и применяются для реактивных турбин, где в сту­пенях высокого и среднего давления окружные скорости неве­лики.

Представляет интерес сварная конструкция диско-барабанного ротора, примененная Харьковским турбинным заводом одной из турбин (рис. 8). Ротор относится к двухпоточному цилиндру низкого давления. Крайние диски откованы заодно с концами вала, средние диски представляют собой самостоя­тельные поковки, сваренные между собой по центрирующим пояскам. Аналогичную конструкцию имеет ротор турбины фир­мы Броун-Бовери (см. рис. 7). Применение дисковой конструкции для ступеней низкого давления позволяет этим ступеням работать с высокой окружной скоростью. Конструкция ротора отличается сравнительной легкостью при необходимой в то же время прочности. Качество сварки должно быть, конечно, безупречным. После сварки ротор подвергается термической обработке, а затем — окончательной механической обработке.

Роторы

НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО

Роторы предназначены для вращения вертикально подвешен­ной бурильной колонны с частотой 30-300 об/мин при роторном бурении или восприятия реактивного крутящего момента при бурении забойными двигателями. Они служат также для поддер­жания на весу колонн бурильных или обсадных труб, устанавли­ваемых на его столе на элеваторе или клиньях. Роторы также ис­пользуются при отвинчивании и свинчивании труб в процессе СПО, ловильных и аварийных работ. Ротор представляет собой как бы конический зубчатый редуктор, ведомое коническое коле­со которого насажено на втулку, соединенную со столом. Верти­кальная ось стола расположена по оси скважины.

На рис. V.1 показана схема ротора. Стол 5 имеет отверстие диаметром 250-1260 мм в зависимости от типоразмера ротора. В отверстие стола устанавливают вкладыши 7 и зажимы ведущей трубы 6, через которые передается крутящий момент. Большое коническое колесо 4 передает вращение столу ротора, укреплен­ному на основной 3 и вспомогательной 2 опорах, смонтированных в корпусе 1, образующем одновременно масляную ванну для смаз­ки передачи и подшипников.

Сверху стол защищен оградой 8. Быстроходный ведущий вал 10 расположен горизонтально на подшипниках 11, воспринимаю­щих радиальные и горизонтальные нагрузки. Вал 10 приводится: во вращение от цепной звездочки 12 или с помощью вилки кар­данного вала, расположенной на конце вала. Ротор снабжен сто­пором 9, при включении которого вращение стола становится не­возможным. Фиксация стола ротора необходима при СПО и бу­рении забойными двигателями для восприятия реактивного момента.

Привод ротора в буровых установках с расположением ле­бедки на полу буровой осуществляется цепной трансмиссией от лебедки или от КПП карданной передачей, при установке лебед­ки ниже пола буровой – дополнительной трансмиссией от лебед­ки или индивидуальным приводом от электродвигателя постоян­ного тока (рис. V.2), располагаемой под полом буровой. Такая конструкция обеспечивает свободное пространство для работы персонала буровой бригады.

КОНСТРУКЦИИ РОТОРОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Ротор Р-560 (рис. V.3) состоит из следующих основных сбо­рок и элементов. Станина 7- основной элемент ротора. Обычно она представляет собой стальную отливку коробчатой формы, внутри которой смонтированы основные сборки и детали. Внут­ренняя полая часть станины – масляная ванна для смазки кони­ческой зубчатой пары и подшипников опор стола ротора и при­водного вала.

Стол ротора 2 – основная вращающаяся часть, приводящая во вращение через разъемные вкладыши 4 и зажимы 5 ведущую трубу и соединенную с ней спущенную в скважину бурильную колонну. Стол ротора монтируется на двух шаровых опорах – главной 3 и вспомогательной 8. Главная опора 3 воспринимает динамические циклически действующие нагрузки – радиальную от передаваемого крутящего момента и осевые от трения ведущей трубы о зажимы 5 ротора при подаче колонны и от веса стола ротора, а также статическую нагрузку от веса колонн труб и дру­гих элементов при установке их на стол ротора.

Вспомогательная опора 8 стола служит для восприятия ради­альных нагрузок от зубчатой передачи и осевых ударов при бу­рении или подъеме колонны. Периферийный зазор между стани­ной 7 и столом 2 ротора выполнен в виде лабиринта, предупре­ждающего проникновение бурового раствора и грязи внутрь ста­нины и выбрасывание смазки из ротора при вращении стола. Сверху стол ротора закрыт ограждением /, служащим для уста­новки на нем элеваторов и другого оборудования при СПО и за­щиты операторов.

Горизонтальный приводной вал 6 выполняется обычно в виде отдельной сборки, в которой вал с ведущей конической шестер­ней, насаженной на нем, монтируется на роликоподшипниках во втулке. Сдвоенный радиально-упорный подшипник, воспринимаю­щий радиальные и осевые нагрузки от зубчатой передачи, уста­навливается рядом с конической шестерней. Вторая опора вала – цилиндрический роликоподшипник. На внешнем конце вала мон­тируется либо цепная звездочка 9 при приводе ротора цепной передачей от лебедки, либо шарнир карданного вала.

Разъемные вкладыши 4, состоящие из двух половин, устанав­ливают в проходное отверстие ротора, верхняя часть которого снабжена квадратной выемкой. Верхняя часть вкладышей также имеет квадратную форму, в которую входят выступы верхней части зажимов 5 ведущей трубы или роликового зажима при бу­рении. При СПО в отверстие вкладышей вставляют конусную втулку для клинового захвата. При бурении зажимы 5 или роли­ковые зажимы закрепляют болтами, оставляют на ведущей трубе и вместе с ней отпускают в отверстие вкладышей 4.

Стопорное устройство 10 служит для фиксации стола ротора. Рукоятка управления стопорным устройством расположена в углублении верхней ограды ротора. В углублении она защищена от повреждений и, кроме того, не мешает работать. При перево­де рукоятки в рабочее положение выдвигается упор, входящий в одну из специальных прорезей на наружной поверхности стола, и препятствует вращению.

Для облегчения труда рабочих и ускорения СПО роторы комп­лектуют пневматическими клиновыми захватами, для чего на роторе предусмотрен кронштейн, к которому присоединяется ме­ханизм подъема и опускания в отверстие ротора клиньев.

Диаметр отверстия в столе ротора и максимальная статиче­ская нагрузка на стол ротора -основные классификационные параметры. Они определяют максимальный диаметр долота и максимальные диаметр и вес обсадной колонны, которая может быть спущена в скважину.

Основные характеристики роторов приведены в табл. V.I.

Для обеспечения взаимозаменяемости внутренние размеры роторов и вкладышей и наружные размеры вкладышей стандар­тизованы. Также стандартизованы длина и диаметр конца при­водного вала ротора и расстояние от оси отверстия стола до плос­кости первого ряда зубьев приводной звездочки, обеспечивающее возможность применения ротора на любой буровой установке.

Полый ротор с двумя зубцами в виде ступенчатых лопастей для шагового электродвигателя

Использование: для дискретного электропривода. Сущность изобретения: на немагнитной пластине 1 установлен магнитопровод 2 с полюсными наконечниками. Кольцевой магнит 5 примыкает к четырехзубцовому полюсному наконечнику 6. Полый ротор выполнен из двух соосных зубчатых чашек 11 и 12. Зубцы чашки 11 размещены между зубцами чашки 12, образуя на зубцах ротора боковую поверхность с соотношением площадей 1 : 2 : 3 : 4. 6 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для дискретного электропривода.

Известен поляризованный электромеханический преобразователь последовательности знакопеременных импульсов постоянного тока в дискретное перемещение выходного вала, содержащий статор с магнитопроводом, имеющим сердечники, на которых секционирована обмотка, полый зубчатый ротор, магнит в габарите ротора [1].

Однако этот преобразователь не имеет конструктивных средств для сохранения практически неизменным положения фиксации ротора по окончании импульса тока. Эта особенность ограничивает функциональные возможности тех приборов, в которых используют преобразователь.

Известен поляризованный электромеханический преобразователь, содержащий статор с обмоткой на стержневом магнитопроводе с четырьмя полюсными наконечниками, кольцевой магнит, намагниченный аксиально со своим полюсным наконечником, полый ротор с двумя зубцами в виде ступенчатых лопастей [2].

Цель – упрощение изготовления за счет выполнения ротора из двух простых деталей вместо одной сложной детали.

Читайте также:  Чертеж и схема роторного генератора

На фиг.1 показан предлагаемый ротор; на фиг.2 – разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 – разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 – разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 – разрез Г-Г на фиг.2; на фиг.6 – конструкция ротора из двух соосных чашек.

На немагнитной пластине 1 установлен магнитопровод 2 с двумя стержнями 3 и четырьмя полюсными наконечниками 4. Кольцевой аксиально намагниченный магнит 5 примыкает к четырехзубцовому полюсному наконечнику 6. Катушки 7 включены встречно. На валу 8, опирающемся на подпятник 9, расположен полый ротор 10 из двух соосных зубчатых чашек 11 и 12. Между магнитом 5 и пластиной 1 установлен четырехполюсный диск 13 (см.фиг.2 и 5).

Угловая протяженность каждого из зубцов ротора равна суммарной угловой протяженности четырехполюсных наконечников 4 магнитопровода 2 при равенстве угловой протяженности каждого из двух промежутков между зубцами ротора каждому из четырех промежутков между полюсными наконечниками 4. Зубцы 16 и 17 чашки 11 размещены между зубцами 18 и 19 чашки 12, образуя на зубцах ротора боковую поверхность с соотношением площадей 1:2:3:4.

Для точной взаимной ориентации элементов конструкции могут служить, например, штифты 14. Одна из опор вала 8 размещена в пластине 15 из антифрикционного материала, например латуни. Другая – в латунной втулке, вмещающей подпятник 9.

Преобразователь представляет собой мостовой индукторно-реактивный шаговый двигатель с прямоугольным шагом.

При отсутствии тока благодаря конфигурации чашек 11 и 12 ротора с образованием ступенчатой поверхности с соотношением площадей 1: 2: 3: 4 (возможны отклонения в пределах 15%) на зубцах ротора и наличию зубцов на наконечниках 6 ротор фиксируется в положении, например по фиг.1.

С поступлением импульса соответствующей полярности за счет усиления потока в зазоре одной пары наконечников 4 и ослабления в зазоре другой пары ротор совершает шаг в четверть оборота. С окончанием импульса положение зубцов ротора остается неизменным. Для нового шага необходимо полярность импульса заменить на обратную.

ПОЛЫЙ РОТОР С ДВУМЯ ЗУБЦАМИ В ВИДЕ СТУПЕНЧАТЫХ ЛОПАСТЕЙ ДЛЯ ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ со статором с обмоткой на стержневом магнитопроводе с четырьмя полюсными наконечниками и с кольцевым магнитом, намагниченным аксиально со своим полюсным наконечником, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления за счет выполнения ротора из двух простых одинаковых деталей вместо одной сложной, угловая протяженность каждого из двух зубцов ротора равна суммарной угловой протяженности четырех полюсных наконечников магнитопровода при равенстве угловой протяженности каждого из двух промежутков между зубцами ротора каждому из четырех промежутков между полюсными наконечниками магнитопровода и выполнении ротора из двух соосных зубчатых чашек с размещением зубцов одной чашки между зубцами другой чашки с образованием на зубцах ротора боковой поверхности с соотношением площадей 1 : 2 : 3 : 4.

Ротор из двух полых частей

Ротор турбины состоит из следующих основных деталей: дисков или барабанов, рабочих лопаток, вала, упорного гребня и соеди­нительной муфты. На роторе реактивных турбин устанавливают разгрузочный поршень или думмис. По конструктивному исполне­нию роторы подразделяются на дисковые, барабанные и комбини­рованные. Выбор конструкции ротора зависит от типа турбины. В активных турбинах применяют дисковые роторы, в реактив­ных— обычно барабанные роторы и в активно-реактивных — ком­бинированные.

По способу изготовления различают роторы цельнокованые, со­ставные и сварные.

В зависимости от частоты вращения роторы могут быть жест­кими или гибкими. Жесткие роторы работают при частоте враще­ния значительно ниже критической, а гибкие роторы — при ча­стоте вращения выше критической. Практически рабочая частота вращения при номинальной мощности

Критической ( n кр ) называется частота вращения ротора, при которой частоты его вынужденных и собственных колебаний сов­падают. При критической частоте вращения наступает резонанс и ротор начинает вибрировать с увеличивающейся амплитудой ко­лебаний, что может привести к его разрушению.

Для большей надежности роторы главных судовых турбин почти всегда выполняют жесткими. При этом напряжения, возни­кающие от совместного действия изгиба и кручения, укладыва­ются в допустимые пределы. Гибкие роторы применяют в турбо­генераторах, работающих с постоянной частотой вращения. При использовании гибких роторов диаметры вала (в местах располо­жения диафрагм), шеек подшипников и наружных уплотнений меньшие, в результате чего уменьшается вес ротора, снижаются потери пара на трение в подшипниках и утечка пара через уплот­нения, а также расход масла.

Дисковые роторы выполняют цельноковаными и составными. Цельнокованые роторы изготовляют ИЗ ОДНОЙ ПОКОВКИ, и диски составляют одно целое с валом. Уплотнительные втулки, паро- и маслозащитные кольца, упорные гребни, соединительные муфты и прочие детали этих роторов боль­шей частью делают съемными, и их посад­ка на вал осуществляется с натягом. Со­ставные роторы состоят из гладкого или слегка ступенчатого вала и насаженных на него дисков.

На рис. 24 показан цельнокованый ро­тор ТНД ТЗА для сухогрузных судов типа «Ленинский комсомол». Ротор имеет де­вять дисков 6 переднего хода и три диска 7 заднего хода. С наружных сторон крайних дисков выточены канавки 8 («ласточкин хвост») для размещения груза при балан­сировке ротора. Отверстия 5 в дисках явля­ются разгрузочными. На всех дисках про­точены Т-образные пазы для установки ра­бочих лопаток. Шейками 4 ротор удержи­вается в опорных подшипниках. Заодно с ротором выточен упорный гребень 3 упор­ного подшипника и полумуфта 1 для пере­дачи мощности от турбины к редуктору. Центральное сверление 2 выполняется для того, чтобы уменьшить вес ротора и чтобы можно было контролировать качество по­ковки. С носовой стороны к ротору присо­единяют вал 10 с рабочим колесом 11 изме­рителя скорости. Гребни с канавками 12 предназначены для уплотне­ний, а специальный гребень 9 предохраняет паровые уплотнения от проникновения масла.

В случае больших диаметров ступеней применяют составные дисковые роторы. При нагревании диаметр диска несколько увеличивается, что может вызвать ослаб­ление его посадки на валу. Поэтому посад­ка диска всегда производится с некоторым натягом.

Для предохранения дисков от провора­чивания применяют шпонки, обычно уста­навливаемые симметрично (по две) для лучшей балансировки ротора.

Посадка дисков осуществляется непосредственно на вал ротора или па конические втулки. При непосредственной посадке вал изготовляют ступенчатым, с рядом уступов, на каждый из которые насаживают один или два диска. Перед посадкой диски нагре­вают до 150—200° С в масляной ванне или при помощи специаль­ных электротрансформаторов. Крайние диски укрепляют на валу стопорной втулкой.

На рис. 25 показана посадка дисков с помощью разрезных конических втулок. Натяг получают при запрессовке втулки 1 на определенную глубину. Установочное кольцо 2 обеспечивает зазор между соседними дисками в пределах 0,10—0,15 мм.

Барабанные роторы применяют в реактивных турбинах, у которых окружные скорости сравнительно невелики. По конструктив­ному исполнению они делятся на три типа: цельнокованые со сквозным центральным отверстием, применяемые в основном для быстроходных реактивных турбин небольшого диаметра; полые составные с отдельно откованными одной или обеими шейками вала; составные из насаженных на вал дисков или сваренные из отдельных дисков. На рис. 26 показан барабанный ротор, сварен­ный из отдельных дисков, по форме близких к диску равного со­противления. Кормовой вал 1 откован заодно с разгрузочным ди­ском (думмис) 2, а носовой 5 — заодно с последним диском 4. Двухвенечное регулировочное колесо 3 выполнено в виде отдель­ного кованого диска, сваренного с барабаном.

Комбинированные роторы используют в судовых турбинных установках большой мощности. Наиболее нагруженная часть ро­тора выполняется в виде диска, а менее нагруженная — в виде легкого полого барабана. Встречаются комбинированные роторы, в которых вал обычно со стороны высокого давления откован за­одно с дисками, а в части низкого давления на вал насажены диски; в некоторых конструкциях на шейку цельнокованого или составного барабанного ротора насаживают один или несколько дисков и т. д.

Турбинные валы изготовляют коваными из углеродистой стали для вспомогательных турбин, имеющих небольшие напряжения, и из легированных сталей с присадками никеля, хрома, молибдена, ванадия и др. для главных турбин.

Допускаемые касательные напряжения от совместного действия изгибающего и крутящего моментов для валов из углеродистой стали принимают 35—40 Мн/м 2 (350—400 кгс/см 2 ) и для валов из легированной стали — до 65 Мн/м 2 (650 кгс/см 2 ).

Отдельные детали ротора (диски, соединительная муфта и др.) подвергаются статической балансировке, а ротор в собранном виде динамической балансировке.

Ссылка на основную публикацию