Валы изготовляют из углеродистых сталей, преимущественно из стали марки 45. Для повышения механических свойств сталей их подвергают термической обработке.
Размеры вала определяют при разработке конструкции. Валы имеют ступенчатую форму с большим диаметром в месте посадки магнитопровода ротора. Число ступеней вала зависит от количества узлов машины, размещаемых на нем (магнитопровод, коллектор, подшипники, вентилятор, контактные кольца и т.д.). При переходе с одного диаметра вала на другой для предупреждения недопустимой концентрации напряжений в местах переходов должны быть предусмотрены закругления (галтели) максимально возможного радиуса. Отношение радиуса галтели к диаметру вала должно быть больше 0,05. По этой же причине не следует применять отношение диаметров соседних ступеней вала более 1,3. Иногда для фиксации положения пакета магнитопровода ротора на валу предусматривается упорный буртик. Диаметр вала, см, в той его части, где размещается магнитопровод, предварительно можно выбрать по формуле:
| |
где
Тогда
По рекомендациям [3, с.78] принимаем основные размеры: a=53,5 мм; d3=80 мм; d2=65 мм; L1=458 мм; L2=229 мм; а1=53,5 мм.
Размеры свободного конца вала выбираем в соответствии с ГОСТ 18709-73 и ГОСТ 20839-75 по табл. 11.1 ([1, с.233]):
Принимая, что ротор асинхронного двигателя представляет собой сплошной цилиндр с плотностью 8300 кг/м3, его массу можно определить по формуле:
| |
Имеем
Прогиб определяем по формуле:
| |
Тогда
Электрическая машина сочленяется с исполнительным механизмом одним из указанных способов: через ременную передачу, зубчатую передачу или через упругую муфту. При работе машины возникают поперечные силы
Эту силу
| |
где
| |
Получим:
Вал разбиваем на три участка: a, b и с.
По табл. 11.3; 11.4 [2, с. 236]:
Прогиб вала, м, под действием силы
| |
где
Тогда
Сила
| |
Первоначальное смещение ротора:
| |
Силу одностороннего магнитного притяжения определяем по формуле:
| |
Сила
| |
Установившийся прогиб под действием силы магнитного притяжения:
| |
Результирующий прогиб вала определяется для наихудшего случая:
| |
эта величина составляет 0,266 % от d, что является допустимым.
Критическую частоту вращения находим по приближённой формуле:
| |