Ротор электрической машины

Ротор электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, имеющий вал с хвостовиком, на наружной поверхности которого расположены продольные вентиляционные пазы, закрытые металлическими клиньями, о тличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем исключения повреждения из-за фреттинг-усталости, между опорными поверхностями клиньев и вала установлены изоляционные прокладки из фторопласта,.армированного стеклотканью .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) зсмк Н 02 К 1/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3359141/24-07 (22) 30. 11. 81 (46) 07.07.84. Бюл. ¹ 25 (72) Г.M Хуторецкий, В.M. Фридман, Г.А. Загородная, Г.П. Вартаньян и A.À. Галай (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила" им. С.M. Кирова (53) 621.313.713(088.8) (56) 1. Ener8y Jnternational 1978, №- 246, №- 6378, с. 11.

2. Титов В.В. и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция, "Энергия", с. 238-240, 244-245. (54) (57) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, имеющий вал с хвостовиком, на наружной поверхности которого расположены продольные вентиляционные пазы, закрытые металлическими клиньями, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем исключения повреждения из-за фреттинг-усталости, между опорными поверхностями клиньев и вала установлены изоляционные прокладки из фторопласта,.армированного стеклотканью.

1 1101969 2

Явление фреттинга применительно к паре вал ротора-клин заключается в колебательном перемещении (проскальзывании) клина относительно вала по контактной поверхности поджатия клина к валу центробежными силами клина и обмотки. Под действием энакопеременных изгибных напряжений> возникающих в валу ротора от веса, происходит знакопеременная осевая деформация волокон вала, которая для крупных турбогенераторов на длине в один метр может составлять 20-40 мкм.

Указанные деформации вала вызывают возникновение знакопеременной осевой силы трения на поверхности контакта вала с клином, обусловленной контактным давлением между валом и клином.

Осевая с.ила трения вызывает в клине осевые знакопеременные деформации того же направления и частоты, что и деформация вала. Величина деформации клина возрастает от нуля (у его торца) до максимального значения (у середины длины клина). Таким образом, на части длины клина вблизи его торцов (или на всей длине при относительно малой длине клина) величина деформации клина меньше величины деформации вала, т.е. происходит проскальзывание клина относительно вала. Взаимные перемещения клина и вала вызывают износ контактирующих поверхностей (фреттинг-износ), а также возникновение микротрещин (фрет тинг-коррозию), которые могут привести к образованию MBKpoTpelltHH и при неблагоприятных обстоятельствах к повреждению вала у торцов клина (фреттинг-усталости). Такие разрушения, связанные с явлением фреттингэффекта, имели место в практике электромашиностроительных

Фирм. в свою очередь, вызывают поврежде

35 вала.

При вращении вал ротора испытывает знакопеременные изгибные напряжения, вызванные,действием веса

Изобретение относится к электромашиностроению и касается узла ротора . электрической машины с продольными вентиляционными, обмоточными и другими пазами, в частности вопросов проч- 5 ности его вала.

В турбогенераторах для крепления обмотки ротора и закрытия вентиляционных пазов используются клинья, которые при вращении ротора нагружаются 1О центробежными силами, вызывающими в них значительные механические напряжения, особенно в крупных двухполюсНых турбогенераторах, имеющих большие диаметры ротора и высокую частоту вращения. Вследствие этого указанные клинья выполняются металлическими, иэ материалов с высокими механическими свойствами, например из стали, титаНовых сплавов, дюралюминия, бронзы.

Известен вал ротора электрической машины, имеющей лазы, закрытые цельными клиньями, концы которых выведены на торцовую поверхность точки ротора, где осевые напряжения отсутствуют (1

Недостатки такого вала ротора заключаются в необходимости выполнения цельного клина на всю длину бочки ротора, что представляет значительные технологические трудности, так как 30 для современных турбогенераторов длина бочки достигает 6-8 м, а также невозможности применения для вентиляционньгх пазов, которые по крайней мере с одного торца бочки ротора 35 не могут быть выведены в зону, где отсутствуют осевые напряжения.

Наиболее близким к изобретению является ротор электрической машины, преимущественно турбогенератора.„. 4О имеющий вал с хвостовиком, на наружной поверхности которого расположены продольные вентиляционные пазы, закрытые металлическими клиньями. В известной конструкции ротора длина каждого клина меньше длины паза, так что в одном пазу ротора устанавливается несколько клиньев 32j.

Недостатком известного ротора является наличие Фреттинг-эффекта между опорными плоскостями вала и клиньев, вызывающего фреттинг-коррозию и фреттинг-усталость, которые ние и изменяющиеся с частотой вращения ротора. Величины этих напряжений относительно невелики и могут представлять опасность при наличии геометрических концентраторов напряжения (галтелей, кольцевых канавок и пр.) и при возникновении фреттинга колебательного относительного движения между контактирующими поверхностями. Влияние этих факторов усиливается по мере возрастания единичной мощности турбогенератора, т.е. с увеличением массы и длины ротора.

11О1969

Исследование фреттинг-эффекта показало, что большое значение на усталостную прочность оказывают характеристики материала трущихся пар, причем наиболее неблагоприятным для вала ротора является использование в качестве материала клиньев сталей.

Более успешным в ряде случаев является применение цветных металлов (бронзы, меди, дюралюминия), причем материалы с меньшей твердостью обладают, как правило, меньшей повреждающей способностью. Применение более прочных, а следовательно, и более твердых материалов для клиньев диктуется необходимостью обеспечения их достаточной прочности от действия центробежных сил. Однако в любом случае наличие перемещающихся друг относительно друга металлических поверхностей снижает усталостную прочность вала ротора, что особенно нежелательно для двухполюсных роторов большой длины и массы.

Цель изобретения — повышение экс-.. плуатационной надежности путем исключения повреждения вала из-за фреттингусталости.

Поставленная цель достигается тем, что в роторе электрической машины, имеющем вал с хвостовиком, на наружной поверхности которого расположены продольные вентиляционные пазы, закрытые металлическими клиньями, между опорными поверхностями клиньев и вала установлены изоляционные прокладки из фоторопласта, армированного стеклотканью.

На фиг. 1 изображен вал ротора с вентиляционными пазами; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1,. на фиг. 3 узел 1 на фиг. 2.

Вал 1 ротора в хвостовике имеет продольные вентиляционные пазы 2, выполненные для поступления охлаждающего газа в лобовые части обмотки ротора. Вентиляционные пазы 2 с целью направленной подачи газа закрыты по наружчой поверхносч и на части длины клиньями 3, Сущность предлагаемо". о изобретения состоит в том, что для предотвращения фреттинг-коррозии и связа: ного с ней возможного усталостного разрушения вала между опорными поверхностями 4 клиньев 3 и 5 вала 1, установ10 лены изоляционные прокладки 6 из фторопласта, армированного стеклотканью.

Аналогичным образом может быть выполнен узел крегления клина к валу в обмоточных, демпферных и других пазах, выполняемых в роторах электрических машин.

В процессе работы турбогенератора вал ротора испытывает энакопеременные изгибные напряжения и осевую деформацию, вызванные весом. Деформация вала приводит к возникновению на поверхности его контакта с клином осевой силы трения, вызывающей в клине осевую знакопеременную деформацию того же направления и частоты, что и деформация вала, и изменяющуюся по длине клина от нуля (у его торцов) до наибольшего значения (у середины).

В результате этого возникает проскальзывание клина относительного вала на всей его длине или на части

35 длины, т.е, фреттинг-эффект, вызывающий фреттинг-износ и фреттинг-коррозию. установка прокладок из материала, более мягкого, чем клин, например из фторопласта, обеспечивает

40 устранение интерметаллического контакта и, следовательно, процесса образования микросварок (мостиков сварки), которые появляются на ранних стадиях фреттинг-коррозии между метал45 лическими поверхностями при их проскальзывании и которые могут привести к повреждению вала вследствие фреттинг-усталости.

" 101969

Составитель H.Ñóõîÿðñêàÿ

Редактор О.Бугир Техред N.Hatsü

Корректор О. Билак

Заказ 4778/40

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фи.-н ал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,