Проектирование трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором серии 4А со степенью защиты IP44

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Введение

1 Патентное исследование

2 Электромагнитный расчет

2.1 Выбор главных размеров

2.2 Определение числа пазов статора, числа витков и сечения провода обмотки статора

2.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

2.4 Расчет фазного ротора

2.5 Расчет намагничивающего тока

2.6 Параметры рабочего режима

2.7 Расчет потерь

2.8 Расчет рабочих характеристик

2.9 Расчет пусковых характеристик

3 Тепловой расчет

4 Вентиляционный расчет

5 Разработка конструкции и механический расчет

5.1 Разработка конструкции

5.2 Механический расчет

6 Специальная часть. Увеличение срока службы токопроводящих щеток фазного ротора

6.1 Технико-экономическое обоснование предлагаемой конструкции

6.2 Описание конструкции устройства для подъема щеток

7 Технологическая часть. Изготовление статорной обмотки асинхронного двигателя

7.1 Технологический анализ

7.2 Процесс изготовления двухслойной петлевой обмотки статора асинхронного двигателя

7.3 Технологическая инструкция на операцию 15 — намоточная

8 Организационно — экономическая часть

8.1 Расчет трудоемкости выполнения отдельных этапов и разработки в целом

8.2 Определение состава и численности исполнителей

8.3 Расчет пропускной способности КБ

8.4 Расчет затрат на разработку изделия и договорной цены темы

8.5 Расчет цены разработки

8.6 Анализ технической прогрессивности новой конструкции

8.7 Расчет годовых эксплуатационных издержек потребителя

8.8 Расчет полезного эффекта товара в эксплуатации

8.9 Определение цены нового изделия

8. 10 Определение цены потребления

8. 11 Определение конкурентоспособности нового изделия

9 Безопасность и экологичность

9.1 Безопасность производственной среды

9.2 Расчет заземления

9.3 Экологичность проекта

9.4 Чрезвычайные ситуации

Заключение

Список литературы

Введение

Электрификация промышленности, транспорта, сельского хозяйства и быта населения обусловливает необходимость применения разнообразного электротехнического оборудования. Одним из основных видов этого оборудования являются электрические машины, которые служат для преобразования механической энергии в электрическую и обратно -- электрической энергии в механическую, а также для преобразования одного рода электрической энергии в другой.

Асинхронные машины -- наиболее распространённые электричские машины. Особенно широко они используются в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. В настоящее время асинхронные двигатели потребляют около половины всей вырабатываемой в мире электроэнергии и широко применяются в качестве электропривода большинства механизмов. Это объясняется простотой конструкции, надежностью и высоким значением КПД этих электрических машин.

Наибольшее распространение получили асинхронные двигатели напряжением до 1000 В. При этом машины мощностью от 0,75 до 100 кВт потребляют более 90% от общего потребления электроэнергии асинхронными двигателями.

Открытие асинхронных машин относится к 80-м годам прошлого столетия. Их создание связывают с именами итальянского ученого Г. Феррариса, югославского учёного Н. Тесла и русского учёного М. О. Доливо-Добровольского. Г. Феррарис и Н. Тесла независимо друг от друга в 1888 г. предложили способ получения вращающегося магнитного поля при двухфазном токе и создали первые асинхронные машины. Двигатель Г. Феррариса имел сплошной медный ротор, сосредоточенную двухфазную обмотку на статоре и развивал мощность в несколько ватт. Двигатель Н. Тесла имел также двухфазную сосредоточенную обмотку на статоре и такую же обмотку на роторе. Однако эти двигатели не получили широкого распространения.

Наибольшую роль в создании асинхронных двигателей сыграл М. О. Доливо-Добровольский. В 1889 г. он впервые использовал трёхфазный ток для получения, вращающегося магнитного поля, применил на статоре распределённую трёхфазную обмотку и обмотку ротора в виде беличьей клетки. Он также предложил трёхфазную обмотку ротора, выведенную на контактные кольца, и использовал для пуска двигателя реостат, подключенный к обмотке ротора через контактные кольца.

Почти за 100 лет существования асинхронных двигателей в них совершенствовались применяемые материалы, конструкция отдельных узлов и деталей, технология их изготовления, однако принципиальные конструкторские решения, прехюженные М. О. Доливо-Добровольским, в основном остались неизменными.

В дальнейшем большое распространение получили также и однофазные асинхронные двигатели, в основном для электробытовых приборов. Появилось также большое количество разновидностей и модификаций асинхронных машин, в частности асинхронные исполнительные двигатели, тахогенераторы, сельсины, поворотные трансформаторы и др. Небольшое применение нашли и асинхронные генераторы.

В 1969 — 1972 гг. была разработана серия асинхронных двигателей общего назначения -- серии 4А.

В серии 4А за счёт применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции мощность двигателя при данных высотах оси вращения повышена на две — три ступени по сравнению с мощностью двигателей серии А2, что дало большую экономию дефицитных материалов. Существенно улучшились виброшумовые характеристики. При проектировании серии большое внимание было уделено повышению надёжности машин. Впервые в мировой практике для асинхронных двигателей общего назначения были стандартизированы показатели надёжности. Серия имеет широкий ряд модификаций и специализированных исполнений для максимального удовлетворения нужд электропривода. Благодаря высокому уровню унификации и стандартизации деталей и сборочных единиц это не создаёт существенных затруднений в производстве.

Наряду с развитием серий асинхронных двигателей общего назначения совершенствовались и методы проектирования.

В 80-х годах разработана новая унифицированная серия асинхронных двигателей АИ. Машины серии АИ, отличаются повышенными надёжностью и перегрузочной способностью, расширенным диапазоном регулирования, лучшими массогабаритными и энергетическими показателями, а также улучшенными виброакустическими характеристиками по сравнению с машинами серии 4А.

Опыт разработки и внедрения крупных серий асинхронных двигателей показал необходимость совместной работы расчётчиков, конструкторов и технологов, начиная с момента разработки технического задания на серию. В настоящее время немыслимо проектирование серий каких-либо изделий без глубокой технологической проработки.

Создание высокоэкономичных, высоконадёжных асинхронных двигателей единых серий -- сложная научно-техническая задача, имеющая большое народнохозяйственное значение.

1 Патентное исследование

1.1 Асинхронный электродвигатель / Элизов А. Д., Волков Ю. П., Красильников А. А., Самойлов А. Д., Семенов А. Г., Семенов И. М. [4].

Асинхронный электродвигатель, содержащий статор, два аксиально разнесенных одинаковых короткозамкнутых ротора с оппозитно расположенными выходными валами, установленными посредством подшипников в корпусе двигателя, отличающийся тем, что статор выполнен с одним сердечником, охватывающим оба ротора, а обмотка статора выполнена трехфазной, с вращающимся полем одного следования в пределах длины статора.

1.2 Асинхронный двигатель / Тихонов В. В. [4].

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам. Изобретение решается задача упрощения технологии изготовления и снижения радиальных размеров асинхронного двигателя с регулируемой частотой вращения и улучшенными пусковыми характеристиками. Устройство содержит асинхронный двигатель с конструктивными особенностями, трансформатор тока и блока управления. Магнитопровод статора имеет пазы, расположенные соответственно на его внутренней и внешней цилиндрических поверхностях с трехфазной тороидальной обмоткой, магнитный шунт, размещенный на внешней цилиндрической поверхности пакета статора, имеющий пазы на внутренней поверхности, выполненные напротив пазов статора с размещенной в ней тороидальной обмоткой подмагничивания. Ротор двигателя состоит из двух роторов, разделенных магнитным сплавом. Первый ротор, короткозамкнутый, имеет на внешней поверхности пазы, в которых уложена обмотка из меди. Второй ротор, внешний, выполнен в виде сплошного массива из ферромагнитного материала. Характерным признаком изобретения является выполнение второго ротора в виде массива без обмотки. Применив предлагаемое изобретение, можно упростить технологию изготовления асинхронного двигателя при сохранении регулировочных и пусковых свойств, т. к. он выполняется либо путем токарной обработки, либо литьем. Кроме того, отсутствие второй короткозамкнутой обмотки позволяет уменьшить радиальные размеры двигателя.

1.3 Асинхронный двигатель / Гуков Д. В., Еруманс А. А., Пеледов А. Л. [4].

Асинхронный двигатель, состоящий из статора, включающего магнитопровод и обмотку, ротора, соединенного с рабочим механизмом, обеспечивающим постоянную, близкую к номинальной нагрузку на двигатель, отличающийся тем, что сечение магнитопровода статора ниже общепринятого расчетного на 5 — 15% за счет использования двигателя только в режиме номинальной нагрузки.

1.4 Асинхронный электродвигатель / Башин В. Н. [4].

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в металлургической, химической, нефтяной, газовой, горнодобывающей промышленности, в энергетике и на транспорте. В асинхронном двигателе роторная обмотка представляет собой известную «беличью клетку», статорная обмотка выполнена в виде голых стержней из оксидированного алюминия, уложенных в пазы и закороченных первым алюминиевым кольцом. Вторые концы непосредственно подпаяны к вторичным обмоткам однофазных трансформаторов, выполненным из голого оксидированного алюминия и соединенным в звезду посредством второго алюминиевого кольца. Первичные обмотки указанных трансформаторов намотаны голым алюминиевым оксидированным проводом с межслоевой изоляцией из стеклоткани. Причем нечетные по кольцу фазные первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду и группами подключены к трехфазной сети, а четные — в треугольники и тоже подключены к этой сети.

Прототипом является общеизвестный многофазный асинхронный двигатель, в котором статорная обмотка выполнена в виде секций из множества витков из изолированного медного провода, соединенных в разные группы, которые соединены в звезду или треугольник. Роторная обмотка представляет собой «беличью клетку» из алюминиевых стержней, залитых в пазы и закороченных по торцам алюминиевыми кольцами.

Первым недостатком прототипа является высокая стоимость и сложность изготовления по причине неудобства укладки статорной обмотки в пазы, обвязки лобовых частей и соединения секций и фаз статора.

Вторым недостатком является недоиспользование двигателя из-за большого рассеяния магнитного потока лобовых частей.

Третьим недостатком является плохая термостойкость из-за низкой рабочей температуры изоляции медного провода статорной обмотки.

1.5 Асинхронный герметичный короткозамкнутый электродвигатель и способ его изготовления / Рекус Г. Г., Рекус Н. Г., Рекус И. Г. [4].

Изобретение относится к области электротехники, а именно к асинхронным двигателям. Технический результат изобретения, заключающийся в повышении энергетических и экономических показателей герметичного асинхронного двигателя, достигается путем того, что в асинхронном герметичном короткозамкнутом электродвигателе, содержащем корпус статора с размещенным на нем сердечником, снабженным обмоткой статора, ротор с сердечником, снабженным короткозамкнутой обмоткой ротора, статорная перегородка и роторная гильза выполнены полыми цилиндрическими, при этом гильза размещена внутри перегородки коаксиально, причем статорная перегородка снабжена продольными выступами, по числу пазов на статоре, расположенными на внешней ее цилиндрической поверхности, при этом сечение выступов выполняют по форме сечения незаполненной части пазов статора.

2 Электромагнитный расчет

2.1 Выбор главных размеров

Определим скорость вращения ротора

(2. 1)

об/мин.

По номинальной мощности Рн = 37 кВт находим высоту оси вращения h = 225 мм и исходя из неё получаем наружный диаметр статора Da = 0,392 м.

Внутренний диаметр статора

(2. 2)

м.

где KD — коэффициент характеризующий отношения внутренних и наружных диаметров сердечников статоров, KD = 0,71.

Полюсное деление

; (2. 3)

м.

Расчетная мощность

, (2. 4)

Вт.

где kE = 0,97 — коэффициент, [1];

= 0,91 — КПД, [1];

cos = 0,88 — коэффициент мощности, [1].

Электромагнитные нагрузки (предварительно)

Линейная нагрузка, А = 35 000 А/м, [1];

индукция в воздушном зазоре В = 0,8, [1].

Обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки (предварительно)

kоб1 = 0,915.

2.1.8 Расчетная длина воздушного зазора

(2. 5)

м.

где kB — коэффициент формы поля, [1], kB = 1,11;

— синхронная угловая скорость вала двигателя:

; (2. 6)

рад/с;

Для проверки правильности выбора главных размеров определим отношение

; (2. 7)

2.2 Определение числа пазов статора, числа витков и сечения провода обмотки статора

Предельные значения t1

м; м, [1].

Число пазов статора:

; (2. 8)

; (2. 9)

Принимаем

Число катушечных групп

, (2. 10)

где m — число фаз обмотки статора, m = 3.

Зубцовое деление статора (окончательно):

(2. 11)

м.

Номинальный ток обмотки статора

; (2. 12)

А.

При определении числа эффективных проводников в пазу учитывают следующее: должно быть целым и при двухслойной обмотке кратным двум. Поэтому полученные в расчёте округляют до ближайшего целого, четного числа, но чтобы округление не было слишком грубым, вначале определяют предварительное число эффективных проводников в пазу, при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют, а = 1.

Предварительное число эффективных проводников в пазу при, а = 1

; (2. 13)

Полученное значение не округляют до целого, а находят такое число а, при котором потребует лишь небольших изменений. Число, а может быть взято только из соответствующего ряда возможных чисел для обмотки данного типа и заданного числа полюсов. Принимаем окончательно, а = 3

(2. 14)

Число витков в фазе обмотки

(2. 15)

Линейная нагрузка

; (2. 16)

А/м.

2.2. 10. Значение потока

, (2. 17)

где — обмоточный коэффициент

, (2. 18)

где — коэффициент укорочения, учитывающий уменьшение ЭДС витка, [1],

= 0,958 — коэффициент распределения, [1],

, (2. 19)

где = 0,833 — укорочение шага, [1]

;

;

Вб.

Индукция в воздушном зазоре

; (2. 20)

Тл.

Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

, (2. 21)

где (AJ1) = 205 109 А2/м3.

А/м2.

Сечение эффективного проводника (предварительно)

; (2. 22)

м2.

Расчётное сечение проводника не укладывается в размеры, не требующие разделение эффективного проводника на несколько элементарных проводников. [1]

Поэтому примем nэл = 2.

Принимаем ближайший стандартный провод

Диаметр неизолированного провода: м;

диаметр изолированного провода: м;

сечение провода: м2.

Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

; (2. 23)

А/м2.

2.3 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

2.3.1 Принимаем предварительно Тл; Тл.

Ширина зубца статора

, (2. 24)

где kc — коэффициент заполнения сталью магнитопроводов статора и ротора асинхронных двигателей, [1], kc = 0,97.

м.

Высота ярма статора

; (2. 25)

м. Размеры паза в штампе принимаем: высота шлица паза мм, ширина шлица мм, [1].

Высота паза статора

; (2. 26)

м.

Большая ширина паза статора

; (2. 27)

м.

Меньшая ширина паза статора

; (2. 28)

м.

Высота клиновой части паза при угле в = 450

; (2. 29)

м.

Расстояние между основаниями паза статора

; (2. 30)

м.

Примем м, м. Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку.

; (2. 31)

м;

; (2. 32)

м;

; (2. 33)

м.

Площадь поперечного сечения паза, занимаемая корпусной изоляцией

(2. 34)

м2.

где bиз — односторонняя толщина изоляции в пазу, bиз = 0,0004 м;

Площадь поперечного сечения прокладок в пазу

; (2. 35)

м2

Площадь поперечного сечения для размещения проводников:

; (2. 36)

м2.

2.3. 12 Коэффициент заполнения паза:

; (2. 37)

.

Полученное значение kз находится в указанных пределах, [1].

Чтобы показать kз наглядно, изобразим паз статора с заполнением на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 — Паз статора с заполнением

1 — клин; 2 — пазовая изоляция; 3 — проводник; 4 — межпазовая изоляция; 5 — воздух

2.4 Расчет фазного ротора

Воздушный зазор выберем исходя из графика и округлим до 0,05 мм, [1] м.

Число пазов ротора Z2 = 54.

Внешний диаметр ротора

; (2. 38)

м.

Длина сердечника ротора м.

Зубцовое деление ротора

; (2. 39)

м.

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал

. (2. 40)

, (2. 41)

где kв = 0,23 — коэффициент, [1].

м.

м.

Число витков в фазе обмотки

, (2. 42)

где — число пар полюсов ротора,

— число пазов на полюс фазы ротора.

, (2. 43)

где — число фаз ротора.

.

.

Коэффициент распределения

, (2. 44)

.

Обмоточный коэффициент

, (2. 45)

.

где — коэффициент укорочения.

Коэффициент приведения токов

; (2. 46)

.

Предварительное значение тока в обмотке фазного ротора

, (2. 47)

где — коэффициент учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I1/I2, [1].

А.

Сечение эффективных проводников обмотки ротора

, (2. 48)

мІ.

где А/мІ - предварительная допустимая плотность тока.

Припуски на шихтовку и сборку сердечников

м — припуск на шихтовку и сборку сердечника по ширине паза,

м — припуск на шихтовку и сборку сердечника по высоте паза.

Ширина паза

; (2. 49)

м.

Выбираем прямоугольную проволоку следующих геометрических размеров:

м — ширина проволоки,

м — высота проволоки,

мІ - площадь поперечного сечения проволоки.

Уточняем допустимую плотность тока

; (2. 50)

А/мІ.

Высота паза

; (2. 51)

где м — двустороння толщина изоляции по высоте,

м — высота клиновой части,

м — высота шлицевой части.

м.

Уточняем ширину паза

; (2. 52)

м.

Уточняем размер зубца ротора в наиболее узком сечении

; (2. 53)

м.

Уточняем наибольшую ширину зубца ротора

; (2. 54)

м.

Проверим значение индукции в наиболее узком месте зубца ротора

; (2. 55)

где, .

Тл.

Среднее расстояние между сторонами последовательно соединенных стержней

; (2. 56)

м.

Зубцовое деление по дну пазов

; (2. 57)

м.

Коэффициенты, учитываемые при расчете лобовых частей

; (2. 58)

; (2. 59)

; (2. 60)

где м. — ширина меди стержня ротора,

м. — расстояние между медью соседних стержней в лобовых частях

м. ,

м. ,

м.

Длина лобовых частей стержня ротора

; (2. 61)

где м. — сумма прямолинейных участков лобовой части стержня

м.

Средняя длина витка для стержневой волновой обмотки фазного ротора

; (2. 62)

где м. — длина пазовой части

м.

Вылет лобовой части обмотки ротора

; (2. 63)

м.

2.5 Расчет намагничивающего тока

Уточняем индукцию в зубцах статора

; (2. 64)

Тл.

Уточняем индукцию в зубцах ротора

(2. 65)

Тл.

Уточняем индукцию в ярме статора

(2. 66)

Тл.

2.5.4 Расчетная высота ярма ротора

; (2. 67)

мм.

Уточняем индукцию в ярме ротора

(2. 68)

Тл.

Магнитное напряжение воздушного зазора

, (2. 69)

где k — коэффициент воздушного зазора:

; (2. 70)

А.

— коэффициент:

; (2. 71)

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора

, (2. 72)

А.

где для стали 2013 Нz1 =1050 А/м при Bz1 = 1,67 Тл, [1].

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора

, (2. 73)

где для стали 2013 Нz2 = 878 А/м при Bz2 = 1,615 Тл, [1];

hz2 — расчетная высота зубца,

; (2. 74)

м.

Коэффициент насыщения зубцовой зоны

(2. 75)

Длина средней магнитной линии ярма статора

(2. 76)

м.

Магнитные напряжения ярма статора

, (2. 77)

А.

где для стали 2013 На = 365 А/м при Bа = 1,367 Тл, [1].

Длина средней магнитной линии ярма ротора

; (2. 78)

м.

Магнитные напряжения ярма ротора

, (2. 79)

А.

где для стали 2013 Нj = 91 А/м при Bj = 0,633 Тл, [1].

Магнитное напряжение на пару полюсов

; (2. 80)

А.

Коэффициент насыщения магнитной цепи

; (2. 81)

Намагничивающий ток

; (2. 82)

А.

Относительное значение намагничивающего тока

; (2. 83)

2.6 Параметры рабочего режима

2.6.1 Средняя ширина катушки всыпной обмотки статора

, (2. 84)

м.

где — относительное укорочение шага обмотки статора;, [1].

Длина вылета лобовой части катушки

, (2. 85)

м.

Длина лобовой части

, (2. 86)

м;

где Кл = 1,5- коэффициент, [1].

Средняя длина витка обмотки

; (2. 87)

м.

Длина проводников фазы обмотки

; (2. 88)

м.

Активное сопротивление фазы обмотки статора:

, (2. 89)

Ом.

где 115 = 10−6/57 Омм для меди класса нагревостойкости изоляции F, [1].

Относительное значение

; (2. 90)

где 115 = 10−6/20,5 Омм для литой алюминиевой обмотки ротора, [1].

Приводим r2 к числу витков обмотки статора

; (2. 91)

Ом.

Коэффициент приведения сопротивления

; (2. 92)

Относительное значение:

; (2. 93)

.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния фазной обмотки

, (2. 94)

где h3 = м; b = м; м; =0,0005 м;

k и k -коэффициенты, для всех двухслойных обмоток принимают.

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:

; (2. 95)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

, (2. 96)

, (2. 97)

где , — коэффициенты к расчету проводимости дифференциального рассеяния

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

; (2. 98)

Ом.

Относительное значение

; (2. 99)

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки:

, (2. 100)

где hш = 0,5 мм; b =6,4 мм; bш = 1,5 мм; h1 =20 мм.

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния

; (2. 101)

.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

, (2. 102)

где — коэффициент:

, (2. 103)

где =0,025, [1].

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора

; (2. 104)

Ом.

Приводим х2 к числу витков статора

; (2. 105)

Ом.

Относительное значение

; (2. 106)

.

2.7 Расчет потерь

Масса стали ярма статора

; (2. 107)

кг.

Масса стали зубцов статора и ротора

, (2. 108)

кг.

где с — удельная масса стали, [1], с = 7,8103 кг/м3.

; (2. 109)

кг.

Потери в стали основные

, (2. 110)

Вт.

где 1,0/5,0 — удельные потери, [1], 1,0/5,0 = 2,5 Вт/кг;

kда — коэффициент, учитывающий влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода, [1], kда = 1,6;

kдz — коэффициент, учитывающий влияние на потери в стали технологических факторов, [1], kдz = 1,8.

Амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов статора и ротора

, (2. 111)

Тл.

где 01 = 0,15.

, (2. 112)

Тл.

где 02 = 0,35.

удельные поверхностные потери

, (2. 113)

Вт/м2.

где k01 = 1,5 — коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов на удельные потери, [1], k01 = 1,5.

, (2. 114)

Вт/м2.

где k02 = 1,5 — коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов на удельные потери, [1], k02 = 1,5.

Поверхностные потери в статоре и роторе

; (2. 115)

Вт.

; (2. 116)

Вт.

Пульсационные потери в зубцах статора

, (2. 117)

Вт.

где Впул — амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов статора и ротора:

; (2. 118)

Пульсационные потери в зубцах ротора

; (2. 119)

; (2. 120)

Вт.

Сумма добавочных потерь в стали

; (2. 121)

Вт.

Полные потери в стали

; (2. 122)

Вт.

Механические потери

, (2. 123)

Вт.

Электрические потери при холостом ходе

; (2. 124)

Вт.

Активная составляющая тока холостого хода

; (2. 125)

А.

Холостой ход двигателя

; (2. 126)

А.

Коэффициент мощности при холостом ходе

; (2. 127)

2.8 Расчет рабочих характеристик

Активное сопротивление намагничивающего контура

; (2. 128)

Ом.

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура

; (2. 129)

Ом.

Значение аргумента г

; (2. 130)

.

Для определения коэффициента с1, представляющего собой отношение взятое с обратным знаком отношение вектора напряжения фазы U1 к вектору ЭДС Е1, при синхронном вращении машины с учетом сдвига фаз этих векторов, воспользуемся приближенным методом, т. е. используем лишь вещественную часть.

Коэффициент с1

; (2. 131)

.

Активная составляющая тока холостого хода

; (2. 132)

А.

Реактивная составляющая тока холостого хода

А.

Определим необходимые для расчета рабочих характеристик величины

;

.

;

.

Рассчитываем рабочие характеристики, задаваясь s = 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05. Sн найдём из характеристики S = f (P2).

Результаты расчета приведены в таблице 2. 1, [2].

Таблица 2. 1

Расчетная

формула

Едини- ца

Скольжение

0,0003

0,002

0,007

0,012

0,02

Sн = 0,023

Ом

Ом

Ом

129,4

24,95

7,165

4,2

2,54

2,26

Ом

0,43

0,43

0,43

0,43

0,43

0,43

Ом

129,4

24,95

7,178

4,22

2,577

2,301

А

1,7

8,816

30,651

52,104

85,387

94

-

1

1

0,998

0,995

0,986

0,982

-

0,0033

0,017

0,06

0,102

0,167

0,187

А

3,257

10,371

53,39

73,882

85,746

95,494

А

30,582

30,728

32,412

35,88

44,821

48,441

А

30,755

32,431

45,654

64,326

96,754

104

А

1,738

9,014

53,27

74,709

87,297

97,761

КВт

2,149

6,845

21,221

35,237

56,593

63,026

Вт

0,14

0,156

0,308

0,612

1,385

1,697

Вт

0,004

0,012

0,14

0,406

1,089

1,366

Вт

0,026

0,029

0,058

0,115

0,261

0,32

Вт

1,785

1,832

2,194

2,871

4,552

5,233

КВт

0,364

5,014

19,027

32,366

52,041

57,803

-

0,17

0,732

0,897

0,919

0,92

0,921

-

0,106

0,32

0,704

0,83

0,886

0,892

Рабочие характеристики приведены на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 — Рабочие характеристики

2.9 Расчет пусковых характеристик

Рассчитываем точки характеристик, соответствующие скольжениям

s = 1; 0,8; 0,5; 0,2; 0,1.

Подробный расчет приведем для скольжения s = 1.

Высота стержня в пазу

; (2. 133)

м.

Приведенная высота стержня

; (2. 134)

.

Для = 1,745 находим = 0,83 и = 0,83.

Глубина проникновения тока

; (2. 135)

м.

Коэффициент увеличения активного сопротивления пазовой части стержня ротора

; (2. 136)

.

2.9.7 Коэффициент общего увеличения сопротивления фазы ротора

; (2. 137)

.

Приведенное активное сопротивление с учетом действия эффекта вытеснения тока

; (2. 138)

Ом.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния с учетом эффекта вытеснения тока

; (2. 139)

Изменение индуктивного сопротивления фазы обмотки ротора от действия эффекта вытеснения тока

; (2. 140)

Индуктивное сопротивление обмотки ротора

; (2. 141)

Ом.

Ток ротора приближенно без учета влияния насыщения, принимая

s = 1

; (2. 142)

A.

Средняя МДС обмотки, отнесенная к одному пазу обмотки статора принимаем для s = 1 коэффициент насыщения kнас = 1,4 и

; (2. 143)

А.

Фиктивная индукция потока рассеяния в воздушном зазоре

, (2. 144)

Тл.

где СN — коэффициент:

; (2. 145)

.

По Вф = 4,62 Тл находим = 0,52.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения

; (2. 146)

м.

Уменьшение коэффициента проводимости рассеяния паза статора

; (2. 147)

Коэффициент проводимости рассеяния паза статора при насыщении

; (2. 148)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора при насыщении

; (2. 149)

2.9. 19 Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом насыщения

; (2. 150)

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния ротора с учётом влияния насыщения и вытеснения тока

, (2. 151)

; (2. 152)

м.

Коэффициент проводимости рассеяния паза ротора при насыщении

; (2. 153)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки ротора при насыщении

; (2. 154)

Индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом насыщения и вытеснения тока

; (2. 155)

Ом.

Сопротивление взаимной индукции обмоток в пусковом режиме

; (2. 156)

Ом.

Коэффициент с1пнас

; (2. 157)

Расчет токов и моментов

; (2. 158)

Ом.

; (2. 159)

Ом.

; (2. 160)

А.

; (2. 161)

А.

Относительные значения

; (2. 162)

; (2. 163)

.

Критическое скольжение определяем после расчета всех точек пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений х1нас и х2нас, соответствующим скольжениям s = 0,2 0,5.

; (2. 164)

После чего рассчитываем точку характеристики, соответствующую

sкр = 0,165; Мmax* =2,965.

Результаты расчета пусковых характеристик приведены в таблице 2.2.

Таблица 1.2.

Расчетная формула

Единица

Скольжение

1

0,8

0,5

0,2

0,1

Sкр=

0,165

-

1,745

1,561

1,234

0,782

0,554

0,709

-

0,83

0,35

0,2

0,075

0,05

0,005

-

1,83

1,35

1,2

1,075

1,05

1,005

-

1,097

1,041

1,023

1,009

1,006

1,001

Ом

0,052

0,05

0,049

0,048

0,048

0,048

-

0,83

0,87

0,94

0,975

0,98

0,998

-

0,894

0,904

0,922

0,931

0,932

0,937

Ом

0,23

0,233

0,237

0,239

0,24

0,241

Ом

0,165

0,17

0,178

0,191

0,205

0,238

Ом

0,125

0,126

0,128

0,134

0,141

0,157

-

1,014

1,014

1,014

1,015

1,016

1,018

Ом

0,102

0,112

0,148

0,292

0,532

0,343

Ом

0,292

0,299

0,308

0,328

0,349

0,399

А

710,1

689,8

643

500

345,7

417,8

А

723,4

703

655,9

511,3

354,3

429,3

-

6,952

6,7

6,3

4,9

3,4

4,126

-

1,3

1,46

1,99

2,9

2,8

2,496

Пусковые характеристики представлены на рисунке 2.3.

1 — момент; 2 — ток статора

Рисунок 2.3 — Пусковые характеристики

3 Тепловой расчет

3.1 Расчет объемных потерь

3.1.1 Электрические потери в пазовой части в обмотке статора

, (3. 1)

Вт.

где k — коэффициент увеличения потерь, [1], k = 1,07.

Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя

, (3. 2)

где К — коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передается через станину непосредственно в окружающую среду, [1], К = 0,19;

1 — коэффициент теплоотдачи с поверхности, [1], 1 = 105 Вт/(м2С).

Расчетный периметр поперечного сечения паза статора:

; (3. 3)

м.

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора:

, (3. 4)

где экв — средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции, экв = 0,16 Вт/(м2С);

экв — среднее значение коэффициента теплопроводности внутренней изоляции для экв = 1,4 Вт/(м2С).

Электрические потери в лобовых частях катушек

; (3. 5)

Вт.

Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей

, (3. 6)

где Пл1 Пп1 — периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя

; (3. 7)

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины

; (3. 8)

С.

Сумма всех потерь двигателя при номинальном режиме и расчетной температуре

; (3. 9)

Вт.

Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя:

; (3. 10)

Вт.

Sкор — эквивалентная поверхность охлаждения корпуса

, (3. 11)

м2.

где Пр = 0,33 — условный периметр поперечного сечения ребер станины, [1],

Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды

, (3. 12)

С.

где в — коэффициент подогрева, [1], в = 15 Вт/(м2С)

Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды

; (3. 13)

С.

Полученное значение не превышает допускаемую температуру для класса изоляции F.

4 Вентиляционный расчет.

Требуемый для охлаждения расход воздуха

, (3. 14)

где km — коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором, [1]:

, (3. 15)

где m = 2,5 — коэффициент, [1].

.

м3/с.

Расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором:

; (3. 16)

м3/с.

.

Расход воздуха, обеспечиваемый вентилятором, больше требуемого для охлаждения.

5 Разработка конструкции и механический расчет

5.1 Разработка конструкции

Станина и торцевые щиты отливаются из серого чугуна СЧ20 ГОСТ 1412–85. Станина имеет продольные рёбра, увеличивающие поверхность охлаждения и прилитые лапы. На лапах выполнены отверстия для крепления к установочной поверхности. Для обеспечения минимальной повреждаемости лобовых частей обмотки статора при окончательной обработке замков, станины имеют наружные замковые поверхности. В верхней части станины предусмотрен прилив для размещения и крепления рым-болта.

Подшипниковые щиты крепятся к станине болтами. Подшипниковые щиты имеют небольшую глубину, что обеспечивает их жёсткость при обработке и сборке. На выходном конце вала стоит подшипник средней серии, на обратном конце вала — также средней. Оба подшипника — закрытые.

Сердечники статора и ротора собираются из листов электротехнической стали 2013 толщиной 0,5 мм. Оба сердечника изолируются оксидированием. Сердечник статора скрепляется сваркой. Он закреплён в станине стопорными штифтами, предохраняющими его от проворачивания при резких толчках нагрузки. Двигатель имеет на статоре полузакрытые трапецеидальные пазы. Пазы ротора прямоугольные полузакрытые.

Двигатель выполняется со всыпной обмоткой из эмалированного провода круглого сечения. Обмотка двигателя -- двухслойная. Обмотка двигателя имеет изоляционную систему класса нагревостойкости F. Обмотка фазного ротора выполняется стержневой.

Сердечник ротора посажен на вал. Вал изготовляется из стали 45. Диаметр и длина выступающего конца вала заданы в зависимости от главного установочного размера -- высоты оси вращения двигателя.

Сверху на станине располагается коробка выводов, с помощью которой обмотку статора можно соединить, либо звездой либо треугольником.

Для охлаждения частей электродвигателя используется наружный вентилятор, крепящийся на выступающем конце вала, противоположном выходному. Вентилятор закрывается кожухом из листовой стали. Наружный воздух засасывается вентилятором через жалюзи кожуха и прогоняется вдоль рёбер станины. Внизу станины рёбра отсутствуют, что даёт возможность несколько уменьшить высоту оси вращения. Вентилятор -- литой из алюминия. При отливке вентилятора в него устанавливается стальная втулка, которая служит для крепления вентилятора на валу.

Для защиты сердечника ротора от проворачивания на валу на нём предусмотрена шпонка.

5.2 Механический расчет

Механический расчет вала ротора произведен в программной среде

«Solidworks». Его результаты представлены на ниже приведенных рисунках, на которых будет отображен процесс расчета.

Рисунок 5.1 — Созданная модель вала

Симуляция вал

Дата: 20 мая 2012 г.

Создатель: Максим Алябьев

Имя исследования: SimulationXpress Study

Тип анализа: Статическое

Имя модели: вал

Активная конфигурация: По умолчанию

Твердые тела

< L_MdInf_SldBd_Nm/>

Рассматривается как

Объемные свойства

Путь документа/Дата изменения

Повернуть1

Твердое тело

Масса: 35.6 kg

Объем:0. 454 662 m3

Плотность: 7830 kg/m3

Масса: 348. 88 N

C: UsersSkamDesktopвал. SLDPRT

May 20 01: 41:10 2012

< L_MdInf_ShlBd_Nm/>

< L_MdIn_ShlBd_Fr/>

< L_MdInf_ShlBd_VolProp/>

< L_MdIn_ShlBd_DtMd/>

Рисунок 5.2 — Информация о модели

Ссылка на модель

Свойства

Компоненты

Имя:

Сталь 45 Г ГОСТ 535–88

Тип модели:

Линейный Упругий Изотропный

Критерий прочности по умолчанию:

Неизвестно

Предел текучести:

3. 8e+008 N/m2

Предел прочности при растяжении:

6. 4e+008 N/m2

Твердое тело 1(Повернуть1)(вал)

Рисунок 5.3 — Свойства материала

Имя крепления

Изображение крепления

Данные крепления

Зафиксированный-1

Объекты:

1 грани

Тип:

Зафиксированная геометрия

Зафиксированный-2

  • Объекты:
    • 1 грани
      • Тип:
      • Зафиксированная геометрия
  • Рисунок 5.4 — Места опор
  • Имя нагрузки

    Загрузить изображение

    Загрузить данные

    Сила-1

    • Объекты:
      • 1 грани, 1 плоскость (и)
        • Справочный:
        • Сверху
        • Тип:
        • Приложить силу
        • Значения:
        • ---, ---, 1470 N
    • Рисунок 5.5 — Место приложения силы
    • Тип сетки

      Сетка на твердом теле

      Используемое разбиение:

      Стандартная сетка

      Автоматическое уплотнение сетки:

      Выкл

      Включить автоциклы сетки:

      Выкл

      Точки Якобиана

      4 Точки

      Размер элемента

      16. 5694 mm

      Допуск

      0. 828 472 mm

      Качество сетки

      Высокая

      Всего узлов

      18 305

      Всего элементов

      11 511

      Максимальное соотношение сторон

      25. 642

      % элементов с соотношением сторон < 3

      82

      % элементов с соотношением сторон > 10

      1. 99

      % искаженных элементов (Якобиан)

      0

      Рисунок 5.6 — Информация о сетке

      Рисунок 5.7 — Построенная сетка

      Имя

      Тип

      Мин

      Макс

      Stress

      VON: Напряжение Von Mises

      0. 110 224 N/m2

      Узел: 5923

      9. 1499e+006 N/m2

      Узел: 12 168

      вал-SimulationXpress Study-Напряжение-Stress

      Рисунок 5.8 — Напряжение со школой значений при прогибе вала

      Имя

      Тип

      Мин

      Макс

      Displacement

      URES: Результирующее перемещение

      0 mm

      Узел: 90

      0. 31 142 mm

      Узел: 13 832

      Рисунок 5.9 — Прогиб вала

      Имя

      Тип

      Мин

      Макс

      Factor of Safety

      Максимальное напряжение von Mises

      41. 5305

      Узел: 12 168

      3. 44753e+009

      Узел: 5923

      Рисунок 5. 10 — Запас прочности

      По приведенным выше рисункам можно сделать следующие выводы:

      1) максимальное напряжение при прогибе вала равно 9 149 901 Н/мІ;

      2) максимальный прогиб вала составляет 0,003 мм;

      3) запас прочности превышает допустимые пределы, [1].

      6 Специальная часть. Увеличение срока службы токопроводящих щеток фазного ротора.

      6.1 Технико — экономическое обоснование предлагаемой конструкции

      У асинхронных двигателей с фазным ротором наряду с хорошими тяговыми характеристиками и широким диапазоном регулировки скоростей есть свои слабые стороны. Одна из наиболее значимых проблем — это износ контактных колец и токосъемных щеток. Вследствие этого явления увеличивается количество ремонтов, а следовательно увеличиваются затраты на эксплуатацию машины вцелом.

      Асинхронные двигатели, имеющие контактные кольца для вывода концов роторной обмотки, иногда выполняются для работы в качестве двигателей с регулируемой скоростью. В этих случаях контактные кольца работают с постоянно налегающими щётками, и выполнение таких колец получается наиболее простым.

      6.2 Описание конструкции устройства для подъема щеток

      В малых машинах применяются контактные кольца, запрессованные в пластмассу. Для посадки на вал кольца имеют стальную втулку, наружная поверхность которой накатывается для лучшего сцепления с пластмассой, [5].

      Контактные кольца крупных машин, роторная обмотка которых по окончани процесса пуска замыкается накоротко, имеют приспособление для короткого замыкания колец и подъема щеток. Каждое из колец с короткозамыкающим устройством имеет по две токовыводящих шпильки. Одна из них выводится внутрь машины для присоединения колец к проводникам, идущим из обмотки, другая же выводится в противоположную сторону и снабжается на конце контактной пружинящей планкой. Эти контактные планки замыкаются накоротко кольцом, надвигаемым на них при помощи особого приспособления. Это кольцо выполнено из стали, но в тех местах где оно соприкасается с контактными планками, в него запресованы медные пластины. Стакан по цилиндрической поверхности скользит короткозамыкающее кольцо, определенным образом фиксируется относительно втулки, несущей кольца. Эту роль выполняет стопорный винт. Короткозамыкающее же кольцо связано со стаканом шпонкой, благодаря которой контактные медные пластины короткозамыкающего кольца оказываются точно против выводных планок из контактных колец. Фиксация короткозамыкающего кольца в его двух крайних положениях происходит посредством двух штифтов, поджимаемых пружинами.

      Перемещение коротко замыкающего кольца и подъем щеток производится специальным приспособлением. Пальцы несущие щеткодержатели в месте посадки щеткодержателей опресовываются изоляцией. Палец выполняется поворотным, сидящим на неподвижной оси с закрепленным на нем кулачком. Кулачки имеют придаток в виде косо поставленного гребня, воздействием на который роликами поворачиваются кулачок и закрепленный с ним палец, [3].

      Для перемещения короткозамыкающего кольца имеется загнутый в виде открытого стремени поводок, закрепленный в осях, поддерживаемых вилками. перемещение поводка осуществляется эксцентриком. При поворачивании рукояти эксцентрик передвигает верхний конец поводка; нижний конец поводка своими роликами перемещает короткозамыкающее кольцо. Ролики при этом, воздействуя на гребень кулачков, поворачивают пальцы, на которых расположены щеткодержатели. Таким образом, при надвигании короткозамыкающего кольца на контактные кольца планки щетки приподымаются. При смещении короткозамыкающего кольца в обратную сторону щетки снова опускаются на контактные кольца.

      Эскиз приспособления для подъема щеток приведен на рисунке 10.

      Рисунок 6.1 — Приспособление для поднятия щеток

      7 Технологическая часть. Изготовление статорной обмотки асинхронного двигателя

      7.1 Технологический анализ

      Технология производства обмоток имеет специфические особенности, резко отличающие ее от технологии производства других деталей электрических машин. Это объясняется тем, что в обмотках медные или алюминиевые провода комбинируют различными способами с изоляционными материалами. Большое число витков обмотки и слоев изоляционных материалов сильно увеличивает погрешности на размеры обмоток. К обмоткам предъявляют ряд требований: электрическая и механическая прочность изоляции, нагревостойкость, химостойкость и др.

      Обмотка машины является очень существенной частью, так как в ней создаётся э. д. с. и происходит процесс преобразования энергии. В зависимости от назначения, мощности и условий работы машины обмотки имеют различное конструктивное устройство. В машинах переменного тока используются следующие основные типы обмоток: 1) катушечные, 2) стержневые, 3) специальные. Катушечные обмотки изготовляют из изолированного медного или алюминиевого провода круглого поперечного сечения, стержневые и специальные — из шин прямоугольного поперечного сечения. Специальные обмотки применяют для короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей, для пусковых и успокоительных обмоток синхронных машин, для одноякорных преобразователей и т. д.

      Конструктивно обмотки могут быть выполнены в зависимости от расположения их в пазах однослойными и двухслойными, в зависимости от их изготовления — ручными и шаблонными, в зависимости от числа пазов на полюс и фазу q — с целым и с дробным числом. В машинах переменного тока преимущественно применяют двухслойные обмотки. В машинах малой мощности используют однослойную обмотку, изготовление которой встречает затруднения. При однослойном расположении активных проводников в пазах лобовые соединения, находящиеся на торцовых сторонах статора или ротора, окажутся лежащими в одной плоскости, что вынуждает увеличивать размеры лобовых частей, а следовательно и всей машины.

      Катушки одной фазы однослойной обмотки состоят из активных проводников, отстоящих один от другого на расстоянии шага обмотки, примерно равного полюсному делению, т. е. расстоянию между центрами разноимённых полюсов. Также, в однослойной обмотке лобовые соединения могут находиться в различных плоскостях, если изменён порядок соединения активных проводников. Однако при такой обмотке катушки имеют различную величину, а, следовательно, требуется несколько шаблонов для изготовления такой обмотки.

      В двухслойных обмотках активный проводник, расположенный в верхнем слое паза, соединяется с проводником, расположенным в нижнем слое паза, который отстоит от начального на расстоянии шага обмотки по пазам. При такой обмотке лобовые соединения не пересекаются и находятся в различных плоскостях, что даёт возможность выполнить шаблонную обмотку при одинаковых размерах и форме катушек. Это позволяет выполнить лобовые части компактными, с минимальными размерами.

      Рисунок 7.1 — Развернутая схема двухслойной петлевой обмотки

      В нашем случае для привода мостового крана целесообразно выбрать статорную обмотку двухслойной петлевой (рис. 7.1). Относительная простота и высокая степень автоматизации производства подтверждают сделанный выбор.

      Рисунок 7.2 — Магнитопровод статора с обмоткой

      1 — пазовая изоляция; 2 — проводник; 3 — пазовый клин; 4 — межслойная изоляция; 5 — зубец статора

      Рисунок 7.3 — Паз статора с заполнением

      7.2 Процесс изготовления двухслойной петлевой обмотки статора асинхронного двигателя

      Рассмотрим процесс изготовления статорной обмотки асинхронного двигателя в серийном производстве.

      Таблица 7.1 Маршрутно — технологическая карта изготовления статорной обмотки асинхронного двигателя

      Номер операции

      Название операции

      Оборудование

      05

      1. Полуавтоматическая штамповка пазового короба.

      2. Формовка пазового короба.

      3. Укладка пазового короба в паз

      Полуавтоматический станок типа ИПС для изолировки пазов

      10

      Намоточная

      Намоточный станок

      Переносная головка

      15

      Намоточная

      Втяжное устройство

      20

      Монтажная

      1. Закрыть пазовый короб

      2. Вставить клин

      Подбойка

      Гладилка

      Разжимная траверса

      Обойма

      Стальной стержень

      Пневматический молоток

      Текстолитовый клин

      25

      Формовочная

      1. Формирование лобовых частей

      Пресс шаблонный

      30

      Монтажная

      1. Сварка схемы обмотки и выводных концов.

      Паяльная ванна

      Механизм перемещения статора

      Припой

      35

      Изолировочная

      1. Изолирование выводных концов обмотки.

      Изоляционные трубки

      40

      1. Обмотать лобовые части обмотки стеклолентой.

      Бандажировочный станок

      Стеклолента

      45

      Сушильная

      Транспортное устройство

      Сушильная печь

      50

      Контрольная

      Щуп для измерения сопротивления обмоток

      Мегомметр

      Штангенциркуль

      55

      Пропиточная

      Установка для непрерывной пропитки

      Водноэмульсионный лак

      Транспортное устройство

      60

      Сушильная

      Транспортное устройство

      Сушильная печь

      65

      Контрольная

      Щуп для измерения сопротивления обмоток

      Мегомметр

      Штангенциркуль

      Весы

      7.3 Технологическая инструкция на операцию 15 — намоточная

      1. Установить статор на подставку.

      2. Разместить первую катушечную группу у торца статора.

      3. Уложить одну сторону катушки № 1 в паз № 1, оставив противоположную сторону в расточке статора.

      4. Уложить одну сторону катушки № 2 в паз № 2, оставив противоположную сторону в расточке статора.

      5. Уложить одну сторону катушки № 3 в паз № 3, оставив противоположную сторону в расточке статора.

      6. Уложить одну сторону катушки № 4 в паз № 4, оставив противоположную сторону в расточке статора.

      7. Уложить одну сторону катушки № 5 в паз № 5, оставив противоположную сторону в расточке статора.

      8. Уложить одну сторону катушки № 6 в паз № 6, оставив противоположную сторону в расточке статора.

      9. Разместить вторую катушечную группу у торца статора.

      10. Повторить позиции 3,4,5,6,7,8 для пазов 7,8,9,10,11,12 соответственно.

      11. Заложить в пазы 7−12 включительно изоляционные прокладки.

      12. Опустить свободную сторону катушки № 1 в паз № 7.

      13. Опустить свободную сторону катушки № 2 в паз № 8.

      14. Опустить свободную сторону катушки № 3 в паз № 9.

      15. Опустить свободную сторону катушки № 4 в паз № 10.

      16. Опустить свободную сторону катушки № 5 в паз № 11.

      17. Опустить свободную сторону катушки № 6 в паз № 12.

      18. Повторить позиции 2−17 для катушек 3,4,5,6 и оставшихся пазов соответственно до полного заполнения всех пазов статора.

      1 — магнитопровод статора; 2 — паз; 3 — катушки

      Рисунок 7.4 — Эскиз статора с катушками

      В технологической части данной работы составлены маршрутно — технологическая карта изготовления статорной обмотки асинхронного двигателя и технологическая инструкция на намоточную операцию, что является основной частью технологии производства электрических машин и важнейшей документацией для рабочего-сборщика.

      8 Организационно — экономическая часть

      8.1 Расчет трудоемкости выполнения отдельных этапов и разработки в целом

      Рассчитаем трудоемкость опытно-конструкторской работы на основе данных о норме времени и трудоемкости, установленных на разработку чертежей, схем, текстовых конструкторских документов и прочей документации.

      Результаты расчета отражены в таблице 8.1.

      Таблица 8.1 — Расчет трудоемкости разработки рабочих чертежей

      Наименование рабочей документации

      Количество

      Формат

      Трудоемкость

      Поправочный коэффициент

      Трудоемкость с учетом поправочного коэффициента

      К1

      К2

      К3

      1

      2

      3

      4

      5

      6

      7

      8

      Сборочный чертеж

      1

      А1

      36,2

      1,0

      1,05

      1,1

      41,8

      Габаритный чертёж

      1

      А1

      11

      1,0

      1,05

      1,1

      12,7

      Ротор

      1

      А2

      1,8

      1,0

      1,05

      1,1

      2,1

      Магнитопровод ротора

      1

      А3

      1,6

      1,0

      1,05

      1,1

      1,8

      Статор обмотанный

      1

      А2

      1,8

      1,0

      1,05

      1,1

      2,1

      Лист статора

      1

      А3

      1,6

      1,0

      1,05

      1,1

      1,8

      Станина

      1

      А2

      2,1

      1,0

      1,05

      1,1

      2,4

      Вал

      1

      А2

      3,2

      1,0

      1,05

      1,1

      3,7

      Щит подшипниковый

      1

      А2

      3,2

      1,0

      1,05

      1,1

      3,7

      Крышка подшипника

      2

      А3

      2,8

      1,0

      1,0

      1,1

      6,5

      Кожух вентилятора

      1

      А3

      1,2

      1,0

      1,0

      1,1

      1,3

      Чертеж электрической схемы

      1

      А3

      7,5

      0,4

      1,0

      1,1

      3,3

      Технологическая схема производства

      1

      А1

      7,0

      1,0

      1,0

      1,1

      7,7

      Маршрутная карта

      10

      А4

      3,5

      1,0

      1,0

      1,1

      38,5

      Операционная технологическая карта

      35

      А4

      3,5

      1,0

      1,0

      1,1

      134,8

      Технические условия

      3

      А4

      3,1

      1,0

      1,0

      1,1

      10,2

      Программа и методика испытаний

      5

      А4

      3

      1,0

      1,0

      1,1

      16,5

      Ведомость покупных изделий

      1

      А4

      6

      1,0

      1,0

      1,1

      6,6

      Спецификация

      8

      А4

      3

      1,0

      1,0

      1,1

      26,4

      Ведомость спецификаций Итого

      2

      А4

      4,5

      1,0

      1,0

      1,1

      9,2

      Итого

      333,2

      Общая трудоемкость ОКР (Токр) определяется по формуле

      %, (8. 1)

      где — трудоемкость разработки данного этапа, нормо-ч;

      — удельный вес данного этапа в общей трудоемкости.

      нормо-ч.

      Расчет общей трудоемкости разработки производится по таблице 8.2.

      Таблица 8.2 — Расчет общей трудоемкости разработки

      Наименование стадий (этапов)

      Удельный вес, %

      Трудоемкость, чел. -ч

      1. Техническое предложение

      5

      151,4

      2. Эскизный проект

      18

      545,3

      3. Технический проект

      32

      969,3

      4. Разработка рабочей документации

      4.1 Разработка и выпуск рабочих чертежей

      45

      11

      1363

      333,2

      Всего по теме

      100

      3029

      8.2 Определение состава и численности исполнителей

      Распределим общую трудоемкость каждого этапа ОКР между конкретными профессиональными группами.

      Результаты расчетов приведены в таблице 8.3.

      Таблица 8.3 — Трудовые затраты по этапам ОКР основных групп исполнителей

      Наименование этапа

      Нормативные затраты рабочего времени по группам, нормо-ч

      Конструкторы

      Технологи

      Техники-чертежники

      Общая трудоемкость этапа, Т1

      %

      нормо-ч

      %

      нормо-ч

      %

      нормо-ч

      %

      нормо-ч

      1

      2

      3

      4

      5

      6

      7

      8

      9

      Техническое предложение

      70

      106

      15

      22,7

      15

      22,7

      100

      151,4

      Эскизное проектирование

      70

      381,7

      20

      109

      10

      54,5

      100

      545,3

      Техническое проектирование

      50

      484,6

      20

      193,9

      30

      290,8

      100

      969,3

      Разработка рабочей документации

      20

      272,6

      35

      477,0

      45

      613,4

      100

      1363

      Всего по ОКР

      1244,9

      802,6

      981,4

      3028,9

      Действительный фонд рабочего времени одного работающего находим по данным таблицы 8.4.

      Таблица 8.4 — Баланс рабочего времени одного работающего

      Показатели

      Величина

      дни

      часы

      1. Календарный фонд времени Fк, дн.

      31

      -

      2. Число нерабочих дней Fнр, дн.

      8

      -

      3. Номинальный фонд рабочего времени Fн, дн.

      23

      -

      4. Невыходы на работу Fнев, дн., в том числе:

      2

      -

      5. Явочный фонд рабочего времени Fя, дн.

      21

      -

      6. Продолжительность рабочего дня по режиму Тсм, ч

      -

      8

      7. Внутрисменные потери рабочего времени, ч

      -

      0,2

      8. Средняя продолжительность рабочего дня Тср, ч

      -

      7,8

      9. Действительный фонд рабочего времени, Fд, ч

      -

      163,8

      Необходимое количество исполнителей по теме определим согласно выражению (8. 2)

      , (8. 2)

      где — действительный (полезный) фонд времени одного работающего, ч (определяется по данным таблицы 8. 4);

      мес. — директивный срок выполнения разработки.

      чел.

      Расчетную численность исполнителей распределяем по составу групп исполнителей по теме, заносим данные в таблицу 8.5.

      Таблица 8.5 — Состав группы исполнителей по теме

      Категория сотрудников

      Удельный вес, %

      Количество работников

      Конструкторы

      42,8

      3

      Технологи

      28,6

      2

      Техники-чертежники

      28,6

      2

      Всего

      100

      7

      Составим штатное расписание сотрудников (таблица 8. 6).

      Таблица 8.6 — Штатное расписание сотрудников

      Должность

      Кол-во человек

      Разряд

      Тарифный коэфф.

      Ставка

      1-го разряда

      Оклад, р.

      Конструктор

      2 категории

      2

      13

      2,618

      1221,00

      6393,16

      Конструктор

      3 категории

      1

      11

      2,242

      1221,00

      2737,48

      Технолог

      2 категории

      2

      13

      2,618

      1221,00

      6393,16

      Чертежники

      2

      7

      1,546

      1221,00

      3775,20

      Итого

      7

      19 299

      8.3 Расчет пропускной способности КБ

      Расчет пропускной способности КБ на планируемый период представлен в таблице 8.7.

      Таблица 8.7 — Расчет пропускной способности КБ

      Показатели

      Конструкторы

      Технологи

      Техники-чертежники

      Всего

      Численность персонала, чел

      3

      2

      2

      7

      Явочный фонд времени за директивный срок, дн

      63

      63

      63

      -

      Средняя продолжительность рабочего дня, ч

      7,8

      7,8

      7,8

      -

      Продолжение табл. 8. 7

      Пропускная способность, чел-ч

      1474,2

      982,8

      982,8

      Тпр=3439,8

      Пропускная способность больше трудоемкости разработки, следовательно, конструкторское подразделение сможет выполнить работу в директивный срок без привлечения сторонних организаций.

      8.4 Расчет затрат на разработку изделия и договорной цены темы

      Произведем расчет стоимости материалов, покупных изделий и полуфабрикатов, [6]. Результаты расчетов сведены в таблицу 8.8.

      Таблица 8.8 — Расчет стоимости материалов, покупных изделий и полуфабрикатов

      Наименование материалов, покупных изделий и полуфабрикатов

      Цена за единицу, р

      Кол-во

      Сумма, р

      1

      2

      3

      4

      Сталь 45

      7

      36

      252

      Чугун

      23

      54

      1242

      Провод ПЭВТЛ-2 1,6

      341,5

      16

      5464

      Стержень медный

      311

      14

      4354

      Контактные кольца

      113

      1

      113

      Щетки графитовые

      75

      3

      225

      Шарикоподшипник

      170

      2

      340

      Электроизоляционные материалы

      156

      1

      156

      Электротехническая сталь 2013

      65

      175

      11 375

      Пластмассы

      360

      0,5

      180

      Лакокрасочная продукция

      187

      1

      187

      Продолжение табл. 8. 8

      Нефтепродукты

      28

      0,5

      14

      Итого

      23 902

      Транспортно-заготовительные расходы (10%)

      2390,2

      Всего с учетом транспортно-заготовительных расходов

      26 292,2

      Основная заработная плата определяется, исходя из нормативной трудоемкости выполнения ОКР по каждой группе исполнителей и усредненной часовой ставке одного работника в группе

      , (8. 3)

      где — число профессиональных групп;

      — часовая усредненная ставка зарплаты, р;

      — нормативное время каждой профессиональной группы на выполнение ОКР, нормо-ч.

      Усредненная часовая ставка одного работника, в каждой группе представлена в таблице 8.9.

      Таблица 8.9 — Расчёт заработной платы исполнителей

      Должность

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой