Антон Шандор ЛаВей

Расчетный анализ магнитного шума и механических вибраций асинхронного двигателя

 

 

Выполнил:

Ст. гр. ЭМС-17б

Ольховский А. Н.

Преподаватель:

Щукин И. С.

 

 

Харьков 2011

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

71А2

мм;

мм;

мм;

мм;

;

кг;

Тл;

;

;

2 p =2;

 

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

кг;

кг;

кг;

мкм;

мм;

мм.

 

2 РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ КОЛЕБАНИЙ СТАТОРА

 

При расчете ярмо машины представляется в виде цилиндрической оболочки, на которую воздействует сила с r числом волн, периодически изменяющихся во времени и симметрично распределенных по окружности радиальных и тангенциальных сил.

При r =0 частота собственных колебаний кольца статора определяется по формуле:

с^-1,

где – средний радиус ярма;

мм.

m – масса, приходящаяся на 1 м² средней цилиндрической поверхности ярма;

кг;

Гц.

Приведенная податливость статора:

Н/м.

При r =2:

;

Так как , то частота собственных колебаний кольца статора определяется по формуле:

с^-1;

Гц.

Приведенная податливость статора:

Н/м.

При r =3:

;

Так как , то частота собственных колебаний кольца статора определяется по формуле:

с^-1;

Гц.

 

 

Приведенная податливость статора:

Н/м.

При r =4:

;

Так как , то частота собственных колебаний кольца статора определяется по формуле:

с^-1,

де

Гц.

Приведенная податливость статора:

Н/м.

Результаты расчета частот собственных колебаний кольца сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты расчета частот собственных колебаний кольца

r	fr, Гц	, c-1
	13381,5
		20378,34
	9178,13	57638,65
	14915,83	93671,445

 

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТ ВОЗБУЖДЕНИЯ МАГНИТНЫХ СИЛ

 

Таблица 2 – Исследование частот возбуждения магнитных сил

q "	q '		-1	+1	-2	+2	-3	+3	-4	+4	-5	+5	-6	+6	fr, Гц	с-1
	+1	-5	+7	-11	+13	-17	+19	-23	+25	-29	+31	-35	+37
	+1	+2	-4
-1	-19						+2									5909,48 5281,48
+1	+21						+4	-2	-2	+4						6537,48 5909,48 6537,48 5909,48
-2	-39												+4	-2		11818,96 11190,96
+2	+41													-4		11818,96
-3	-59
+3	+61

 

Где в таблице:

при ;

при ;

Гц.

 

3 РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ВИБРАЦИИ СТАТОРА

 

Амплитуда возмущающей силы:

Н;

Амплитуда виброскорости кольца:

м/с,

где -полное механическое сопротивление статора для колебаний при r =2:

Н·с/м

 

4 РАСЧЕТ МАГНИТНОГО ШУМА

 

1) Определяем амплитуду звукового давления:

Па;

2) Определяем длину звуковой волны:

м;

3) Вычисляем отношение длины окружности корпуса к длине звуковой волны: ;

4) По графическим зависимостям относительной мощности излучения N _отн корпусов электрических машин от отношения определяем значение N _отн, соответствующее полученному значению :

N _отн=0;

5) Определяем интенсивность звука у поверхности плоского излучателя:

, Вт/м²;

6) Определяем интенсивность звука у поверхности сферического излучателя

r -го порядка:

Вт/м².

 

5 РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА РОТОРА

 

Рисунок 1 – Эскиз ротора

 

Таблица 2 – Расчет критической частоты вращения вала ротора

№	кг/м	м4	м				кг/м	м-4
	2,481	0,00157	0,013	0,0828	0,00368	0,00368	0,00913	2,344
	4,521	0,005215	0,046	0,293	0,1395	0,1358	0,614	26,04
	29,138	0,175	0,111	0,707	0,86	0,7205		4,117
	4,521	0,005215	0,144	0,9172	0,997	0,137	0,6194	26,27
	2,481	0,00157	0,157			0,003	0,007443	1,911

 

Где в таблице:

– погонная масса i -го участка;

– масса i -го участка;

кг/м³ – плотность стали;

– объем i -го участка;

– момент инерции i -го участка.

м – длина вала.

Критическая частота вращения для стального вала определяется по формуле:

об/мин,

где - порядок частоты изгибных колебаний;

кг/м;

м⁴.

 

6 РАСЧЕТ ВИБРАЦИЙ, СОЗДАВАЕМЫХ МЕХАНИЧЕСКОЙ НЕУРАВНОВЕШЕНОСТЬЮ РОТОРА

 

1) Рассчитываем среднеквадратическое значение виброскорости при чисто статической неуравновешенности ротора:

, мм/с,

где с^-1.

2) Рассчитываем среднеквадратическое значение виброскорости при чисто динамической неуравновешенности ротора

мм/с,

где

кг·м².

3) Определяем среднеквадратическое значение виброскорости при смешенной неуравновешенности ротора как наибольшее из полученных значений , то есть

мм/с.

7 РАСЧЕТ ВИБРАЦИИ, ВОЗБУЖДАЕМОЙ ПОДШИПНИКАМИ КОЧЕНИЯ

 

1) Рассчитываем среднеквадратическое значение виброскорости в статическом случае, когда перемещения цапф ротора в обеих опорах совпадают по фазе:

м/с,

где a = м – вертикальное перемещение оси шеек ротора в опорах;

- коэффициент динамического усиления вибраций

.

2) Рассчитываем среднеквадратическое значение виброскорости в динамическом случае, когда перемещения цапф ротора в обеих опорах ротора находятся в противофазе:

м/с.

3) Определяем среднеквадратическое значение виброскорости в смешанном случае как наибольшее из полученных значений и , то есть

м/с.

 

8 РАСЧЕТ ВИБРАЦИИ НА ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА

 

1) Расчет вертикальной магнитной вибрации на частоте вращения

м/с,

где - эффективное значение возмущающей силы

Н.

2) Вибрация на частоте вращения ротора

м/с.

 

Антон Шандор ЛаВей