Способ испытания электродвигателя на ресурс

 

Изобретение относится к испытаниям электрических машин, в частности к ускоренным ресурсным испытаниям. Цель изобретения - сокращение времени испытаний. Нагружают подшипники 2 и 3 вращающегося ротора 1 дополнительной радиальной нагрузкой путем вращения корпуса 4 двигателя вокруг оси, перпендикулярной оси вращения ротора двигателя, а также путем смещения оси вращения корпуса 4 двигателя относительно центра масс ротора 1 и повышения частоты и напряжения питания обмотки двигателя. Для равномерного приложения дополнительной радиальной нагрузки к подшипникам периодически изменяют направление вращения ротора 1 двигателя на противоположное. Увеличение радиальной нагрузки на подшипники приводит к повышению эквивалентной нагрузки, действующей на опоры, и, следовательно, к увеличенному износу шарикоподшипников, что и позволяет сократить время испытания электродвигателя на ресурс. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

{21) 4411258/24-07 (22) 18.04.88. (46) 30 ° 04.90, Бюл. У 16 (72) Б.И.Ильин, Б.Е.Базанов, В.Н.Ыувалов и А.В.Курбаков

° (53) 621.313.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1125710, кл. Н 02 К 15/00, 1983.

Авторское свидетельство .СССР

11 840689, кл. С 01 И 15/00, 1978. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЭПЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НА РЕСУРС (57) Изобретение относится к испытаниям электрических машин, в частности к ускоренным ресурсным испытаниям.

Цель изобретения — сокращение времени испытаний. Нагружают подшипники

2 и 3 вращающегося ротора 1 дополни, SU 3561351 А1 (51)5 Н 02 К 15/00 С О1 И 15/00

2 тельной радиальной нагрузкой путем вращения корпуса 4 двигателя вокруг оси, перпендикулярной оси вращения ротора двигателя, а также путем смещения оси вращения корпуса 4 двигателя относительно центра масс ротора 1 и повышения частоты и напряжения питания обмотки двигателя. Для равно-. мерного приложения дополнительной радиальной нагрузки к подшипникам периодически изменяют направление врашения ротора 1 двигателя на противоположное. Увеличение радиальной йагрузки на подшипники приводит к повышению эквивалентной нагрузки, действующей на опоры, и, следовательно, к увеличенному износу износу шарикоподшипников, что и позволяет сократить время испытания электродвигателя на ресурс. 3 з.п. A-лы, 2 ил.

1561151

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к уско ренным ресурсным испытаниям электри ческих машин.

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

На фиг. 1 приведен двигатель с ро тором .на шарикоподшипниках, ось вращения корпуса которого проходит чере3 центр масс ротора, на фиг.2 двигатель с ротором на шарикоподшипниках, ось вращения корпуса ОХ которого перпендикулярна оси вращения

, ротора и которую смещают при испы,таниях на величину AY.

Ротор 1 электродвигателя с шарико

IïoäøèïHèêàìè 2 и 3, установлен в корпус 4. Ось вращения ОХ корпуса 4 перпендикулярна оси вращения OZ ротора 1 и проходит через центр масс ротора 1 (фиг. 1).

Ось вращения корпуса 4 перпенди,кулярна оси вращения OZ ротора 1 и

1 при испытаниях может смещаться отно,сительно оси ОХ на величину ДУ.

Смещение корпуса 4 можно осущест| ,вить, например, с помощью устроиства, включающего пару винт-гайка и направ-

I ляющие, допускающие перемещение корпуса 4 в направлении, перпендикулярном оси вращения корпуса 4.

Увеличение частоты вращения ротора i с одновременным увеличением питающего напряжения выполняют с помощью известного преобразователя на1пряжения, включающего задающий генератор, блок питания постоянного тока, преобразователь постоянного напряжения в переменное и регулируемый повышающий трансформатор.

Реверс ротора 1 двигателя, например с трехфазной обмоткой, осуществляют путем изменения чередования фаз питающего напряжения.

В предлагаемый способ включены следующие операции:

1) нагружение ротора эксплуатационным моментом;

2) периодическое включение двигателя с числом включений, равным числу пусков двигателя за ресурс;

3) нагружение подшипников ради". альной нагрузкой путем вращения корпуса двигателя вокруг оси, перпендикулярной оси вращения ротора двигателя, коэффициент, зависящий от типа подшипника (для шарикоподшипника однорядного а З=О, 7-1, 4, в зависимости от т словий применения подшипников динамическая грузоподъемность, Н; эквивалентная динамическая нагрузка, Н; показатель степени (для шарикоподшипников р=3); частота вращения, об/мин. где а23

50

Из. формулы (1) следует, что долговечность подшипника уменьшается в

8 раз при увеличении эквивалентной нагрузки в два раза.

Эквивалентная динамическая нагрузка для подшипников рассчитывается в виде:

"„+ Ра) JКг

4) одновременное.повышение частоты и напряжения питания в К раз, где К=п „ /п „„„(и м,„, — предельная частота вращения подшипника и ю НОМ номинальная частота вращения подшипника);

5) с целью равномерного приложения радиальной нагрузки к шарикоподшипникам в процессе проведения испытаний периодически изменяют направ( ление вращения ротора двигателя на противоположное через промежуток времени не менее 5 Т, где Т - постоянная времени для процесса выхода рото.ра на установившийся режим вращения.

Предложенное техническое решение позволяет сократить. время испытания на ресурс электродвигателя с шарикоподшипниками за счет того, что на вращающийся в подыипниках 2 и 3 (по оси OZ) ротор 1, обладающий кинетическим моментом, при вращении корпу" са 4 двигателя относительно оси ОХ

2 действует момент, стремящийся совместить ось вращения OZ ротора (с осью вращения ОХ корпуса 4. ПоскольК)" ротор 1 двигателя не может перемещаться в плоскости, образованной осями OZ и ОХ, то этот момент прикладывается к подшипникам 2 и 3, нагружая их дополнительной радиальной нагрузкой.

Долговечность подшипника в рабо

35 чих часах можно выразить в виде

Lh=a (с/P) (10 /69п), (1) 1561151

55 где Х - коэффициент радиальной нагру зки;

Y — - коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления нагрузки Y=1 а в случае вращения наружного кольца Y=1 2), Р„ — постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка, Н;

F< — постоянная по величине и направлению осевая нагрузка, Н;

V — - коэффициент осевой нагрузки;

К - коэффициент безопасности;

К - температурный коэффициент. т

Используя уравнение (1) и пренебрегая в первом приближении изменением коэффициента а и частоты вращения и получаем продолжительность ускоренных испытаний L в виде:

Ь

Ь 1.1 (3) где L — требуемый -ресурс в часах н при нормальном эксплуатационном моменте;

P — эквивалентная динамическая

М нагрузка при повышенной радиальной нагрузке подшипников, Н;

P — эквивалентная динамическая

Я нагрузка при нормальном эксплуатационном нагружении подшипников.

Увеличение эквивалентной динамической нагрузки в данном способе осуществляется за счет увеличения ради-. альной нагрузки 1 „.

Расчеты по опиепелению радиальной нагрузки показывают» что при симметричном расположении (фиг. 1) центра масс ротора 1 относительно опор 2 и 3, расстояние между которыми равно

1, усилия Р> и Р » действующие на каждый подшипник рассчитываются следующим образом; (2

M l( (4) где M „ - кинетический момент вращающегося ротора.

Кинетический момент ротора равен

М к=xr q2» где I — момент инерции ротора, Г- см-с, g, — частота вращения ротора, рад/с.

Для шарикоподшипника 2 (фиг.1) ,радиальная нагрузка становится равной Р /2+Н, т ° е, увеличиваетсч Г

» (вес ротора).

Прн смещении оси вращения корпу5 са 4 (фиг. 2) относительно оси враще- ния ОХ на величину 17 появляется дополнительная нагрузка на подыипники 2 и 3, пропорциональная произведению массы ротора 11, íà (271 dY с,з„.), где,>„ - частота вращения корпуса 4 относительно оси ОХ в об/с.

При увеличении частоты и напряжения питания (одновременно) продолжи-, тельность испытания на ресурс уменьшается пропорционально отношению и„/и„, где и — частота вращения ротора при повышенной частоте напряжения питания, и „ — частота вращения ротора при номинальной частоте наg0 пряжения питания.

При периодическом изменении направления вращения ротора i двигателя на противоположное (фиг. 2) через промежуток времени 5 Т (Т вЂ” постоян25 ная времени при разгоне ротора 1 до установившейся частоты вращения) радиальная нагрузка, обусловленная кинетическим моментом и приложенная к опорам 2 и 3, распределяется более равномерно за счет изменения на противоположное направление реакции опор.

Таким образом, реализация способа позволяет сократить время испытания на ресурс путем приложения радиальной нагрузки за счет введения новой совокупности операций, что приводит к увеличению радиальной нагрузки на шарикоподшипники. Кроме того, способ

40 позволяет более равномерно распределить дополнительную радиальную нат грузку и проводить при испытании ими" тацню воздействия переменных по величине и направлению радиальных сил на опоры.

Предлагаемый способ позволяет значительно (примерно в 20-30 раз) сократить время испытания электродвигателя на ресурс путем увеличе50 ния при испытаниях (примерно в 24 раза) радиальной нагрузки на шарикоподшипники

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ испытания электродвиг»теля на ресурс, при котором ротор нагружают эксплуатационным моментом, двигатель периодически включают с

1561751

Составитель А.Кузьмин

Техред М.Дидык Корректор В.Гирняк

Редактор Т.Лаэоренко

Заказ 981

Тираж 449

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушекая наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 числом включений, равным числу пусков двигателя за ресурс, о т л и .ч а юшийся тем, что, с целью сокращения времени испытаний, подшипники вращающегося ротора нагружают радиальной нагрузкой, путем вращения корпуса двигателя вокруг вертикальной оси, перпендикулярной оси вращения ротора и лежащей в перпендикулярной оси плоскости, проходящей через центр масс ротора.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем„ что ось вращениякорпуса проходит через центр масс ! ротора.

3. Способ по п. 7, о т л и ч,а юшийся тем, что одновременно с

; нагружением подшипников радиальной нагрузкой повышают частоту и напряжение питания электродвигателя в К раз, причем максимальную величину К определяют по формуле: мсюкс

Ном .где и „ — предельная частота вращения подшипника; и н — номинальная частота вра10 щения подыипника.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью равномерного во времени приложения радиальной нагрузки к подшипникам, направление вращения ротора электродвигателя периодически изменяют на противоположное через промежуток времени не менее 5Т где Т - постоянная времени процесса выхода ротора на установившийся режим.