Установка для механических испытаний ротора

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.

 

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≥(0,5Bδ1ст)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≥(0,5Вδ2ст2)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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для балансировки роторов электрических машин. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромашиностроению. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности электромашиностроению. .

Изобретение относится к технологии электрических машин и может быть использовано для управления концентричностью в некоаксиальном асинхронном двигателе. .

Изобретение относится к области электротехники и касается преимущественно технологии изготовления, сборки, эксплуатации и ремонта электрических машин, в частности опорных шеек роторов турбоагрегата тепловых электростанций.

Изобретение относится к области производства и динамической балансировки малогабаритных электродвигателей. .

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к технологии изготовления, сборки, эксплуатации и ремонта электрических машин, в частности опорных шеек роторов турбоагрегата тепловых электростанций.
Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей высокочастотной балансировки гибких роторов на высокооборотном балансировочном стенде, который может быть использован, например, для балансировки гибких роторов турбонасосных агрегатов.

Изобретение относится к электромашиностроению и касается измерения величины воздушного зазора между статором и ротором. .

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при сборке крупных электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано при создании высокооборотных синхронных электрических машин с постоянными магнитами.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления электрических машин, и касается способов формования и укладки волновых обмоток соединенными посредством их лобовых частей перемычками в шихтованные пакеты роторов или статоров электрических машин.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления электрических машин, и касается способов формования и укладки волновых обмоток соединенными посредством их лобовых частей перемычками в шихтованные пакеты роторов или статоров электрических машин.

Изобретение относится к области электротехники и касается способа укладки волновой обмотки в статор многофазной электрической машины переменного тока, в частности генератора переменного тока, а также конструкции статоров с любым количеством пазов и уложенной таким способом фазной обмоткой с любым количеством секций.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения катушечных обмоток статоров или роторов электрических машин с открытыми внутрь пазами.

Изобретение относится к электромашиностроению и применяется при изготовлении погружных электродвигателей. .
Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к способу изготовления катушек электродвигателя, предназначенного для мотор-вентилятора, подающего воздух в шкафы выпрямительной установки электровоза, для охлаждения сглаживающих реакторов и шунтирующих сопротивлений.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к испытательной технике и электрооборудованию, в частности к устройствам испытания синхронных машин - двигателей и генераторов.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам. .
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтном электромашиностроении. .

Изобретение относится к области диагностики электродвигателей переменного тока. .
Наверх