RU2347309C2 - Установка для механических испытаний ротора - Google Patents
Установка для механических испытаний ротора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347309C2 RU2347309C2 RU2007113344/09A RU2007113344A RU2347309C2 RU 2347309 C2 RU2347309 C2 RU 2347309C2 RU 2007113344/09 A RU2007113344/09 A RU 2007113344/09A RU 2007113344 A RU2007113344 A RU 2007113344A RU 2347309 C2 RU2347309 C2 RU 2347309C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- cylindrical
- cylindrical ring
- ring
- installation
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 101150038956 cup-4 gene Proteins 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для механических испытаний роторов магнитоэлектрических машин. Сущность изобретения состоит в том, что в установке для механических испытаний ротора (3), содержащей опоры вращения (2), предназначенные для установки вала с ротором (3), цилиндрическое кольцо (5), выполненное из пластин электротехнической стали, силовой привод (6) ротора (3) и контрольно-измерительные приборы, согласно изобретению ротор (3) заключен в жестко соединенный с ним цилиндрический стакан (4) с образованием равномерного радиального зазора, а цилиндрическое кольцо (5), охватывающее ротор вместе с цилиндрическим стаканом (4) по всей длине, закреплено на внутренней цилиндрической поверхности неподвижного корпуса (1), при этом в неподвижном корпусе (1), цилиндрическом кольце (5) и цилиндрическом стакане (4) выполнены соосные радиальные сквозные отверстия (7), предназначенные для ввода контрольно-измерительных приборов. При этом неподвижный корпус (1) обеспечивает возможность эффективного аккумулирования и сохранения тепловой энергии в цилиндрическом кольце (5), достаточной для разогрева ротора при испытаниях без использования дополнительного внешнего источника энергии. Цилиндрический стакан (4) защищает конструктивные элементы ротора от разрушения при перегрузках. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в повышении достоверности исследований механических характеристик ротора при одновременном сокращении энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при производстве роторов электрических машин с постоянными магнитами, например синхронных генераторов и электродвигателей.
Известно устройство для механических испытаний роторов, содержащее силовой привод, опоры вращения, в которых установлен вал с ротором, и контрольно-измерительная аппаратура, предназначенная для снятия механических характеристик ротора, например параметров вибрации при повышенных скоростях вращения [1]. С помощью известной установки невозможно получить полную информацию о механических характеристиках ротора, т.к. трудно точно определить момент появления опасных радиальных деформаций ротора, приводящих к разрушению его конструкции.
Наиболее близким к изобретению устройством является установка для механических испытаний ротора, содержащая опоры вращения, в которых установлен вал с ротором. Ротор по всей длине охвачен цилиндрическим кольцом, выполняющим функции корпуса, предназначенного для защиты конструктивных элементов ротора [2]. При испытаниях роторов высокооборотных магнитоэлектрических машин с постоянными магнитами на скоростях, близких к критическим, наступает момент разрушения конструкции ротора, при этом все ее фрагменты уничтожаются, разбиваясь о магнитное цилиндрическое кольцо. Полное разрушение фрагментов ротора ведет к невозможности определения их механических характеристик, что позволяет сделать вывод о крайне низкой степени достоверности исследований.
Кроме того, для приближения к условиям, близким к рабочим, при испытаниях требуется постоянный разогрев ротора. Для этого необходим подвод энергии от внешнего источника ко всей установке либо непосредственно к ротору, что ведет к усложнению устройства и повышению энергозатрат.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является повышение достоверности исследований механических характеристик ротора при одновременном сокращении энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что в установке для механических испытаний ротора, содержащей опоры вращения, предназначенные для установки вала с ротором, цилиндрическое кольцо, выполненное из пластин электротехнической стали, силовой привод ротора и контрольно-измерительные приборы [2], ротор заключен в жестко с ним соединенный цилиндрический стакан с образованием равномерного радиального зазора, а цилиндрическое кольцо, охватывающее ротор с цилиндрическим стаканом по всей длине, неподвижно закреплено на внутренней цилиндрической поверхности введенного неподвижного корпуса, при этом в корпусе, цилиндрическом кольце и цилиндрическом стакане выполнены соосные радиальные сквозные отверстия, предназначенные для ввода контрольно-измерительных приборов после остановки ротора, при этом ротор может быть выполнен с постоянными магнитами.
В патентных источниках информации не обнаружены конструкции установок для механических испытаний роторов, в которых разогрев роторов происходит за счет энергии, вырабатываемой при их вращении, путем ее аккумулирования во внешнем кольце, запрессованном внутрь корпуса, не обнаружено также введение цилиндрического стакана, защищающего элементы конструкции ротора от разрушения при повышенных скоростных перегрузках при испытаниях, что позволяет сделать вывод о соответствии данного изобретения критериям охраноспособности.
На чертеже представлена конструктивная схема установки для механических испытаний ротора.
Установка состоит из закрепленного на основании неподвижного корпуса 1, включающего в себя внешнюю кольцевую часть и съемные щиты с опорами вращения 2, предназначенными дня установки вала с ротором 3. Постоянные магниты ротора выполнены из магнитотвердых материалов с высокой энергией (SmCo5, Nd-Fe-B). Ротор 3 заключен в жестко с ним соединенный цилиндрический стакан 4, который может быть выполнен из магнитного либо немагнитного материала. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 неподвижно закреплено цилиндрическое кольцо 5, охватывающее ротор вместе с цилиндрическим стаканом 4 по всей длине. Кольцо 5 выполнено из пластин электротехнической стали. Ротор приводится во вращение с помощью силового привода 6. В корпусе 1, цилиндрическом кольце 5 и цилиндрическом стакане 4 выполнены соосные сквозные отверстия 7, предназначенные для ввода контрольно-измерительных приборов и хладагента.
Задачей испытаний является исследование механической прочности высокооборотного ротора, а именно: фиксация критических оборотов ротора, при которых наступает появление необратимых пластических деформаций, приводящих к его полному разрушению, и определение запасов механической прочности до наступления разрушения.
Перед началом испытаний вал, предварительно жестко соединенный с ротором 3, закрепляют во вращающихся опорах 2, устанавливают цилиндрический стакан 4, охватывающий с равномерным радиальным зазором поверхность ротора, и устанавливают корпус 1 с запрессованным в нем цилиндрическим кольцом 5.
При испытаниях ротор нагревают до температуры, соответствующей условиям его эксплуатации (100-200°С). Для этого используют тепловую энергию, вырабатываемую при вращении ротора. Корпус 1 обеспечивает возможность эффективного аккумулирования и сохранения тепловой энергии в кольце 5, достаточной для разогрева ротора без использования дополнительного внешнего источника энергии, что положительно сказывается на энергопотреблении всей установки.
Толщину (m) кольца 5 выбирают из условия:
m≥(0,5Bδ1/Вст)τ, где
Bδ1 - магнитная индукция в воздушном зазоре (между стаканом 4 и кольцом 5),
Bст1 - допустимая магнитная индукция в стали,
τ - полюсное деление ротора.
Толщину пластин кольца 5 определяют из условия обеспечения потерь в стали, достаточных для нагрева окружающего пространства ротора.
Для защиты постоянных магнитов ротора 3 от полного разрушения при скоростях, близких к критическим, ротор 3 заключают в жестко с ним соединенный цилиндрический стакан 4. Между поверхностями ротора 3 и стакана 4 имеется воздушный зазор, величину 8 которого выбирают из условия: δ≥0,01 Dp, где Dp - диаметр ротора.
При выполнении стакана 4 из магнитной стали его толщину n выбирают из расчетного соотношения
n≥(0,5Вδ2/Вст2)τ, где
Вδ2 - магнитная индукция в воздушном зазоре (между стаканом 4 и ротором 3),
Вст2 - допустимая магнитная индукция в стали,
τ - полюсное деление ротора.
В процессе испытаний производят необходимые замеры с помощью контрольно-измерительных приборов (часового индикатора, устройства для определения радиальных размеров, термодатчиков и т.д.), которые вводят через сквозные соосные отверстия, выполненные в корпусе, цилиндрическом кольце 5 и цилиндрическом стакане 4. Через отверстия 7 может осуществляться также отвод избыточного тепла. Отверстия могут быть расположены симметрично по окружности ротора.
Наличие корпуса 1 и цилиндрического кольца 5 обеспечивает нагрев ротора без дополнительного внешнего источника тепловой энергии, что упрощает установку и снижает потребление энергии при испытаниях.
Введение цилиндрического стакана 4 обеспечивает защиту конструктивных элементов ротора от разрушения при испытаниях, что реализует возможность анализа их структурных изменений в полном объеме, т.е. способствует повышению достоверности исследований.
Наличие в конструкции корпуса 1, цилиндрического кольца 5 и цилиндрического стакана 4 обеспечивает возможность исследования высокооборотных роторов с постоянными магнитами.
Данная установка может быть рекомендована для проведения механических испытаний роторов магнитоэлектрических машин любого вида.
Источники информации
1. Разгонная установка с приводом от воздушной турбины» Техническое описание, ОАО АКБ «Якорь», 1998 г.
2. Авторское свидетельство СССР 204647, Н02К 15/16, 1962 г.
Claims (2)
1. Установка для механических испытаний ротора, содержащая опоры вращения, предназначенные для установки вала с ротором, цилиндрическое кольцо, выполненное из пластин электротехнической стали, силовой привод ротора и контрольно-измерительные приборы, отличающаяся тем, что ротор заключен в жестко с ним соединенный цилиндрический стакан с образованием равномерного радиального зазора, а цилиндрическое кольцо, охватывающее ротор вместе с цилиндрическим стаканом по всей длине, закреплено на внутренней цилиндрической поверхности введенного неподвижного корпуса, при этом в корпусе, цилиндрическом кольце и цилиндрическом стакане выполнены соосные радиальные сквозные отверстия, предназначенные для ввода контрольно-измерительных приборов.
2. Установка для механических испытаний ротора по п.1, отличающаяся тем, что ротор выполнен с постоянными магнитами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113344/09A RU2347309C2 (ru) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Установка для механических испытаний ротора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113344/09A RU2347309C2 (ru) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Установка для механических испытаний ротора |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007113344A RU2007113344A (ru) | 2008-10-27 |
| RU2347309C2 true RU2347309C2 (ru) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007113344/09A RU2347309C2 (ru) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Установка для механических испытаний ротора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347309C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2830072C1 (ru) * | 2024-04-17 | 2024-11-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ принудительного разрушения вала ротора при испытаниях газотурбинного двигателя |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2009948A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-20 | Inst Rech Transports | Method of constructing models of rotary electrical machines to provide simultaneous similitude of electromagnetic thermal and mechanical working conditions of the rotor |
| US4671117A (en) * | 1985-01-04 | 1987-06-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Apparatus for transmitting data from high speed rotors |
| SU1339775A1 (ru) * | 1985-07-08 | 1987-09-23 | Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Электромашиностроения | Нагрузочное устройство дл испытаний электродвигател |
| SU1628149A1 (ru) * | 1988-06-22 | 1991-02-15 | Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики | Способ ускоренных ресурсных испытаний подшипников качени в опорах ротора электрической машины |
| RU28246U1 (ru) * | 2002-07-15 | 2003-03-10 | Открытое акционерное общество "Казанское пассажирское автотранспортное предприятие № 1" | Стенд для вибрационного контроля электродвигателей |
| RU2279751C1 (ru) * | 2004-12-24 | 2006-07-10 | Владимир Юрьевич Аврух | Способ диагностики состояния посадочной части бандажных колец и массивного сердечника ротора электрической машины и устройство для его осуществления |
-
2007
- 2007-04-11 RU RU2007113344/09A patent/RU2347309C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2009948A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-20 | Inst Rech Transports | Method of constructing models of rotary electrical machines to provide simultaneous similitude of electromagnetic thermal and mechanical working conditions of the rotor |
| US4671117A (en) * | 1985-01-04 | 1987-06-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Apparatus for transmitting data from high speed rotors |
| SU1339775A1 (ru) * | 1985-07-08 | 1987-09-23 | Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Электромашиностроения | Нагрузочное устройство дл испытаний электродвигател |
| SU1628149A1 (ru) * | 1988-06-22 | 1991-02-15 | Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики | Способ ускоренных ресурсных испытаний подшипников качени в опорах ротора электрической машины |
| RU28246U1 (ru) * | 2002-07-15 | 2003-03-10 | Открытое акционерное общество "Казанское пассажирское автотранспортное предприятие № 1" | Стенд для вибрационного контроля электродвигателей |
| RU2279751C1 (ru) * | 2004-12-24 | 2006-07-10 | Владимир Юрьевич Аврух | Способ диагностики состояния посадочной части бандажных колец и массивного сердечника ротора электрической машины и устройство для его осуществления |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2830072C1 (ru) * | 2024-04-17 | 2024-11-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ принудительного разрушения вала ротора при испытаниях газотурбинного двигателя |
| RU2830073C1 (ru) * | 2024-04-17 | 2024-11-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Устройство принудительного разрушения вала ротора при испытаниях газотурбинного двигателя |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007113344A (ru) | 2008-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shin et al. | Flux-based detection and classification of induction motor eccentricity, rotor cage, and load defects | |
| Park et al. | Airgap flux based detection and classification of induction motor rotor and load defects during the starting transient | |
| Lee et al. | Identification of false rotor fault indications produced by online MCSA for medium-voltage induction machines | |
| EP2138836B1 (en) | Permanent magnet rotor crack detection | |
| EP2921829B1 (en) | Device for measuring dynamic characteristics of centrifugal-type rotary machine, and centrifugal-type rotary machine | |
| Mohammed et al. | Electrical machine permanent magnets health monitoring and diagnosis using an air-gap magnetic sensor | |
| Kim et al. | Power spectrum-based detection of induction motor rotor faults for immunity to false alarms | |
| KR20100047724A (ko) | 영구자석형 회전기기의 회전 손실 측정장치 | |
| Shang et al. | Fibre optic sensors for the monitoring of rotating electric machines: a review | |
| Battulga et al. | MEMS accelerometer and Hall sensor-based identification of electrical and mechanical defects in induction motors and driven systems | |
| Zwyssig et al. | Analytical and experimental investigation of a low torque, ultra-high speed drive system | |
| Stone et al. | Using magnetic flux monitoring to detect synchronous machine rotor winding shorts | |
| Barański | New vibration diagnostic method of PM generators and traction motors-detecting of vibrations caused by unbalance | |
| EP2852037A1 (en) | Width determination and control of a gap between a rotor and a stator of a generator | |
| RU2347309C2 (ru) | Установка для механических испытаний ротора | |
| RU65310U1 (ru) | Установка для механических испытаний ротора | |
| CN106208542A (zh) | 一种永磁同步电动机转子表面温度测量装置 | |
| de Morais Sousa et al. | Vibration measurement of induction motor under dynamic eccentricity using optical fiber Bragg grating sensors | |
| Przysowa et al. | Optimized magnetic sensors to measure speed and position in adverse environments | |
| Karami et al. | Analysis of rotor asymmetry fault in three-phase line start permanent magnet synchronous motor | |
| KR101013167B1 (ko) | 진동변위센서 주파수 특성 시험장치 | |
| JP2017078687A (ja) | 永久磁石式回転電機の無負荷損失の測定方法、および測定装置 | |
| Minervini et al. | Influence of the location of a bearing fault in induction motor multi-sensor diagnostics | |
| EP2568583B1 (en) | Temperature monitoring device for electric motor | |
| Fracarolli et al. | Development and field trial of a FBG-based magnetic sensor for large hydrogenerators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180412 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210125 |