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：G38000Kg2. 有效铁心长度：L109cm3. 转子外径：D288.6cm4. 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-b112.511985.5166.375166.3750.139214.0188615.53723.8753557.51.886315.6290747.5107171.87510344835.586417.7481892.5791453.125684281.25142.026kab=179.637c-b112.511985.5166.375166.3750.139214.0188615.53723.8753557.51.886315.6290753.5153130.375149406.553.395417.7481898.5955671.625802541.25166.571Kbc=222.1915. 单边平均气隙：0.22cm6. 轴在b点的挠度系数：bb=7. 磁拉力刚度k08. 初始单边磁拉力P0k0.e0=732570.10.7=5153Kg9. 由重量G引起在b点的挠度：f1=Gbb=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：f0P0/Gf1141222000.036960.0237 m= f0/e0=0.0237/0.022=1.0773 e0=0.1=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%,因此轴的挠度满足规定。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规定。（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，轴的疲劳强度校核重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G38000Kg（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：RARB43153 RA2091RB2520计算得：RA23584Kg RB19569Kg额定转矩TN9550Pn 95506400200305600N.m3倍额定转矩3TN916800 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：S （a）扭转应力安全系数：S (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B=1080MPa ，材料的拉伸屈服强度S=930MPa，材料的弯曲疲劳极限-1=543MPa，材料扭转疲劳极限-1=314MPa ,取材料的扭转屈服强度S=0.585S =0.585930=544MPa。（2）、尺寸系数：由轴径d150500，查表28得：0.6，0.6。（3）、表面质量系数：因轴未作任何强化解决，由粗糙度 ，查表210得0.96。（4）、应力集中系数a. 由轴径D=680, B=1080MPa, D/d=680/580=1.17,r/d=25/680=0.0367,由表2-5查得K1.96， K1.43。b. 由轴径d=470,B=1080MPa ，D/d=580/470=1.23,r/d=25/470=0.05,由表2-5查得,K2.04， K1.60。c. 由轴径d=440,B=1080MPa ，D/d=580/440=1.32,r/d=25/580=0.043,由表2-5查得,K2.06， K1.70。3、疲劳强度校核：（按传动轴校核）（含重要参数计算如下）弯矩Mc23584X10抗弯截面模数:Zd3/32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=0 3倍额定转矩时扭转应力的应力幅和平均应力幅:a=m= Td/(2Zp)参数计算结果见下表：Mc（N.m）Z（m3）Zp（m3）aMc/Z(MPa)m(MPa)a=mT/（2XZp）(MPa)（3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：SS（3倍额定转矩时）S（3倍额定转矩时）(680)10.113.98.17(470)7.94.083.63(440)9.73.112.96对于锻钢S1.31.5，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（涉及冲击截荷）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：S材料的拉伸屈服强度 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对于42CrMo不锈钢，S930Mpa，S=0.585S =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）(680)4931410.0310.062(440)2526360.0080.016(470)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：S0S0（受冲击载荷）S（受冲击载荷时）(680)58.522.220.8(440)29.42.862.8(470)38.13.583.6查表得42CrMo不锈钢许用安全系数S0=1.21.4,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TN9550Pn 95506400200305600N.m（2）轴系中轴伸端最小轴径为470mm 由扭转应力公式：TN/(d3/16) 16305600（3.140.473）=15MPa15MPa=30MPa 所以扭转强度满足规定。2、轴的扭转刚度计算（1）额定转矩TN9550Pn 95506400200305600N.m（2） 轴系中轴伸端最小轴径为470mm 由扭转刚度公式：（/m）式中G材料的剪切弹性模量 对于42CrMo锻钢G200109N/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0.250.5(m),0.03270.21484,所以转子支架与轴过盈量满足规定。