SU1561151A1 - Способ испытани электродвигател на ресурс - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытани м электрических машин, в частности к ускоренным ресурсным испытани м. Цель изобретени  - сокращение времени испытаний. Нагружают подшипники 2 и 3 вращающегос  ротора 1 дополнительной радиальной нагрузкой путем вращени  корпуса 4 двигател  вокруг оси, перпендикул рной оси вращени  ротора двигател , а также путем смещени  оси вращени  корпуса 4 двигател  относительно центра масс ротора 1 и повышени  частоты и напр жени  питани  обмотки двигател . Дл  равномерного приложени  дополнительной радиальной нагрузки к подшипникам периодически измен ют направление вращени  ротора 1 двигател  на противоположное. Увеличение радиальной нагрузки на подшипники приводит к повышению эквивалентной нагрузки, действующей на опоры, и, следовательно, к увеличенному износу шарикоподшипников, что и позвол ет сократить врем  испытани  электродвигател  на ресурс. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электромашиностроению , в частности к ускоренным ресурсным испытани м электрических машин.

Цель изобретени  - сокращение времени испытаний и равномерное во времени приложение радиальной нагрузки к подшипникам.

На Аиг. 1 приведен двигатель с ро тором на шарикоподшипниках, ось вращени  корпуса которого проходит через центр масс ротора; на Лиг.2 - двигатель с ротором ча шарикоподшип- ник&х, ось вращени  корпуса ОХ ко- торого перпендикул рна оси вращени  ротора и которую смещают при испытани х на величину AY.

Ротор 1 электродвигател  с шарикоподшипниками 2 и 3, установлен в корпус 4. Ось вращени  ОХ корпуса 4 перпендикул рна оси вращени  OZ ротора 1 и проходит через центр масс ротора 1 (фиг, 1).

Ось вращени  корпуса 4 перпенди- кул рна оси вращени  OZ ротора 1 и при испытани х может смещатьс  относительно оси ОХ на величину AY.

Смещение корпуса 4 можно осущест- вить, например, с помощью устройства включающего пару винт-гайка и направл ющие , допускающие перемещение корпуса 4 в направлении, перпендикул рном оси вращени  корпуса 4.

Увеличение частоты вращени  рото- оа 1 с одновременным увеличением питающего напр жени  выполн ют с помощью известного преобразовател  напр жени , включающего задающий генератор , блок питани  посто нного тока преобразователь посто нного напр жени  в переменное и регулируемый повышающий трансформатор.

Реверс ротора 1 двигател , например с трехЛазной обмоткой, осуществ- л ют путем изменени  чередовани  Ааз питающего напр жени .

В предлагаемый способ включены следующие операции:

1)нагружение ротора эксплуатаци- онным моментом;

2)периодическое включение двигател  с числом включений, равным ЧИСЛ пусков двигател  за ресурс;

3)нагруление подшипников ради-- альной нагрузкой путем лращени  корпуса двигател  BOKpvr оси, перпенди кул рной оси вращени  ротора двига™ тел ;

,-

JQ j

20

25 ,., . 5

35

55

4) одновременное повышение частоты и напр жени  питани  в К раз,

где /n но Мо,с предельна  частота вращени  подшипника, пНО)Л - номинальна  частота вращени  подшипника ) ;

Ь) с целью равномерного приложени  радиальной нагрузки к шарикоподшипникам в процессе проведени  испытаний периодически измен ют направление вращени  ротора двигател  на противоположное через промежуток времени не менее 5 Т, где Т - посто нна  времени дл  процесса выхода рото- .ра на установившийс  режим вращени .

Предложенное техническое решение позвол ет сократить врем  испытани  на ресурс электродвигател  с шарикоподшипниками за счет того, что на вращающийс  в подшипниках 2 и 3 (по оси OZ) ротор 1, обладающий кинетическим моментом, при вращении корпуса 4 двигател  относительно оси ОХ действует момент, стрем щийс  совместить ось вращени  OZ ротора 1 с осью вращени  ОХ корпуса 4. Поскольку ротор 1 двигател  не может перемещатьс  в плоскости, образованной ос ми OZ и ОХ, то этот момент прикладываетс  к подшипникам 2 и 3, нагружа  их дополнительной радиальной нагрузкой.

Долговечность подшипника в рабочих часах можно выразить в виде

(c/P)p (106/69n), (1)

где - коэффициент, завис щий от

типа подшипника (дл  шари- 1 коподмипника однор дного

,7-1,4, в зависимости от УСЛОВИЙ применени  подшипников;

С - динамическа  грузоподъемность , Н;

Р - эквивалентна  динамическа  нагрузка, Н;

р - показатель степени (дл  шарикоподшипников

п - частота вращени , об/мин.

Из формулы (1) следует, что долговечность подшипника уменьшаетс  в 8 раз при увеличении эквивалентной нагрузки в два ра а.

Эквивалентна  динамическа  нагрузка дл  подшипников рассчитываетс  в виде:

Р(Х V Kr+Y Fa) , (2)

515

где X - коэффициент радиальной нагрузки;

Y - коэффициент вращени  (.при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направлени  нагрузки , а в случае вращени  наружного кольца ,2);

Fr - посто нна  по величине и на- правлению радиальна  нагрузка , 11;

FH - посто нна  по величине и направлению осева  нагрузка, И V - коэффициент осевой нагрузки; KS - коэффициент безопасности} К - температурный коэффициент. Использу  уравнение (1) и пренебрега  в первом приближении изменением коэффициента и частоты враще- ни  п, получаем продолжительность ускоренных испытаний L в виде:

L, Lh u-fЈbP to н vn-v ,

Рн

(3)

где L , - требуемый ресурс в часах при нормальном эксплуатационном моменте; Р - эквивалентна  динамическа  нагрузка при повышенной радиальной нагрузке подшипников , Н;

Р.. - эквивалентна  динамическа  м

нагрузка при нормальном

эксплуатационном нагружении подшипников.

Увеличение эквивалентной динамической нагрузки в данном способе осуществл етс  за счет увеличени  ради-, альной нагрузки Vf.

Расчеты по опрепелению радиальной нагрузки показывают, что при симметричном расположении (фиг. 1) центра масс ротора 1 относительно опор 2 и 3, рассто ние между которыми равно 1, усили  Р, и РЈ, действующие на каждый подшипник рассчитываютс  следующим образом;

R,

где М и - кинетический момент вращаю-

щегос  ротора. Кинетический момент ротора равен

где 12 - момент инерции ротора,

Г-см-с2;

Я - частота вращени  ротора,

рад/с.

Дл  шарикоподшипника 2 (фиг.1) радиальна  нагрузка становитс  рав-

JQ

с 0

5

0

5

0 5

0

5

516

ной P /2+R2, т.е. увеличиваетс  Р, (вес ротора).

При смещении оси вращени  корпуса 4 (фиг. 2) относительно оси врапе- ни  ОХ на величину дҐ по вл етс  дополнительна  нагрузка на подшипники 2 и 3, пропорциональна  произведению массы ротора If р на (21Г Y- W.)2 , где и,, - частота вращени  корпуса 4 относительно оси ОХ в об/с.

При увеличении частоты и напр жени  питани  (одновременно) продолжи-, тельность испытани  на ресурс уменьшаетс  пропорционально отношению Пу/п, где Пу - частота вращени  ротора при повьпленной частоте напр жени  питани , п„ - частота вращени  ротора при номинальной частоте напр жени  питани .

При периодическом изменении направлени  вращени  ротора 1 двигател  на противоположное (фиг. 2) через промежуток времени 5 Т (Т - посто нна  времени при разгоне ротора 1 до установившейс  частоты вращени ) радиальна  нагрузка, обусловленна  кинетическим моментом и приложенна  к опорам 2 и 3, распредел етс  более равномерно за счет изменени  на противоположное направление реакции опор.

Таким образом, реализаци  способа позвол ет сократить врем  испытани  на ресурс путем приложени  радиальной нагрузки за счет введени  новой совокупности операций, что приводит к увеличению радиальной нагрузки на шарикоподшипники. Кроме того, способ позвол ет более равномерно распределить дополнительную радиальную наг грузку и проводить при испытании имитацию воздействи  переменных по величине и направлению радиальных сил на опоры. I

Предлагаемый способ позвол ет

значительно (примерно в 20-30 раз) сократить врем  испытани  электродвигател  на ресурс путем увеличени  при испытани х (примерно в 2- 4 раза) радиальной нагрузки на шарикоподшипники .

Claims (4)

1. Способ испытани  электродвигател  на ресурс, при котором ротор нагружают эксплуатационным моментом, двигатель периодически включают с

числом включений, равным числу пусков двигател  за ресурс, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени испытаний, подшипники вращающегос  ротора нагружают радиальной нагрузкой, путем вращени  корпуса двигател  вокруг вертикальной оси, перпендикул рной оси вращени  ротора и лежащей в перпендикул рной оси плоскости, проход щей через центр масс ротора.

2,Способ по п. отличающийс  тем, что ось вращени  корпуса проходит через центр масс ротора.

3.Способ по п. 1, о т л и ч .а ю- щ и и с   тем, что одновременно с нагруженном подшипников радиальной нагрузкой повышают частоту и напр же Р, Фаг 1

Составитель А.Кузьмин Редактор Т.Лазоренко Техред М.Дидык Корректор В.Гирн к

ние питани  -электродвигател  в К ра , причем максимальную величину К определ ют по формуле:

R--2il2 c

, ПНОМ

гДе п««кс предельна  частота вращени  подшипника;

n H0w - номинальна  частота вра- щени  подшипника.

4. Способ по п. отличающийс  тем, что, с целью равномерного во времени приложени  радиальной нагрузки к подшипникам, на- 5 правление вращени  ротора электродвигател  периодически измен ют на противоположное через промежуток времени не менее 5Т, где Т - посто нна  времени процесса выхода ротора на установившийс  режим.