Ротор электрической машины

(19) (1 1969 зш Н 02 К 1/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬЙИО 1.К АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТ строи им. С (53) (56) 9 2462. ры. Р с. 23(21) (22) (46) (72) Г.А. и А,А (71) 3359141/24-0730. 11,8107.07.84, Бюл. Мф 25Г.М. Хуторецкий, В.М, Фридман,Загородная, Г.П. ВартаньянГалай Ленинградское электромашинотельное объединение "Электросила" .М. Кирова62 1.3 13.7 13(088.8)1. Епег 8 у Зпгегпаг 1 опа 1 1978,В 6378, с. 11.Титов В.В. и др. Турбогенератоасчет и конструкция, "Энергия", 8-240, 244-245.(54)(57) РОТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ,имеющий вал с хвостовиком, на наружной поверхности которого расположеныпродольные вентиляционные пазы, закрытые металлическими клиньями, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения эксплуатационной надежности путем исключения поврежденияиз-за фреттинг-усталости, между опорными поверхностями клиньев и валаустановлены изоляционные прокладки изфторопласта,.армированного стеклотканью.1 1101969 2 Явление фреттинга применительно к паре вал ротора-клин заключается в колебательном перемещении (проскальзывании) клина относительно вала по контактной поверхности поджатия клина к валу центробежными силами клина и обмотки. Под действием энакопеременных изгибных напряжений возникающих в валу ротора от веса, происходит знакопеременная осевая деФормация волокон вала, которая для крупных турбогенераторов на длине в один метр может составлять 20-40 мкм. Указанные деформации вала вызывают возникновение знакопеременной осевой силы трения на поверхности контакта вала с клином, обусловленной контактным давлением между валом и клином, Осевая сила трения вызывает в клине осевые знакопеременные деформации того же направления и частоты, что и деформация вала, Величина деформации клина возрастает от нуля (у его торца) до максимального значения (у середины длины клина), Таким образом, на части длины клина вблизи его торцов (или на всей длине при относительно малой длине клина) величина деформации клина меньше величины деформации вала, т.е, происходит проскальзывание клина относительно вала, Взаимные перемещения клина и вала вызывают износ контактирующих поверхностей (фреттинг-износ), а также возникновение микротрещин (фрет тинг-коррозию), которые могут привести к образованию макротрещин и при неблагоприятных обстоятельствах к повреждению вала у торцов клина (Фреттинг-усталости), Такие разрушения, связанные с явлением фреттингэффекта, имели место в практике электромашиностроительных Фирм. в свою очередь, вызывают повреждеэ 5 вала,При вращении вал ротора испытывает знакопеременныг изгибные напряжения, вызванные ,действием веса Изобретение относится к электромашиностроению и касается узла ротора. электрической машины с продольнымивентиляционными, обмоточными и другими пазами, в частности вопросов прочности его вала.В турбогенераторах для крепленияобмотки ротора и закрытия вентиляционных пазов используются клинья, которые при вращении ротора нагружаются 1 Оцентробежными силами, вызывающими вних значительные механические напряжения, особенно в крупных двухполюсНых турбогенераторах, имеющих большиедиаметры ротора и высокую частоту 15вращения. Вследствие этого указанныеклинья выполняются металлическими,иэ материалов с высокими механическими свойствами, например из стали, титаНовых сплавов, дюралюминия, бронзы. 20Известен вал ротора электрическоймашины, имеющей пазы, закрытые цельными клиньями, концы которых выведенына торцовую поверхность точки ротора,где осевые напряжения отсутствуют 1Недостатки такого вала ротора заключаются в необходимости выполненияцельного клина на всю длину бочки ротора, что представляет значительныетехнологические трудности, так как 30для современных турбогенераторовдлина бочки достигает 6-8 м, а такженевозможности применения для вентиляционньгх пазов, которые по крайнеймере с одного торца бочки ротора 35не могут быть выведены в зону, гдеотсутствуют осевые напряжения.Наиболее близким к изобретению является ротор электрической машины,преимущественно турбогенератора., 4 Оимеющий вал с хвостовиком, на наружной поверхности которого расположены продольные вентиляционные пазы,закрытые металлическими клиньями. Визвестной конструкции ротора длинакаждого клина меньше длины паза, такчто в одном пазу ротора устанавливается несколько клиньев 2,Недостатком известного ротора является наличие Фреттинг-эффекта между опорными плоскостями вала и клиньев, вызывающего Фреттинг-коррозию и Фреттинг-усталость, которые и изменяющиеся с частотой вращенияротора. Величины этих напряженийотносительно невелики и могут представлять опасность при наличии геометрических концентраторов напряжения (галтелей, кольцевых канавоки пр,) и при возникновении Фреттингаколебательного относительного движения между контактирующими поверхностями, Влияние этих факторовусиливается по мере возрастанияединичной мощности турбогенератора,т.е, с увеличением массы и длиныротора, 1101969Исследование фреттинг-эффекта показало, что большое значение на усталостную прочность оказывают характеристики материала трущихся пар, причем наиболее неблагоприятным для вала ротора является использование в качестве материала клиньев сталей. Более успешным в ряде случаев является применение цветных металлов (бронзы, меди, дюралюминия), причем материалы с меньшей твердостью обладают, как правило, меньшей повреждающей способностью. Применение более прочных, а следовательно, и более твердых материалов для клиньев диктуется необходимостью обеспечения их достаточной прочности от действия центробежных сил. Однако в любом случае наличие перемещающихся друг относительно друга металлических поверхностей снижает усталостную прочность вала ротора, что особенно нежелательно для двухполюсных роторов большой длины и массы.Цель изобретения - повышение экс- плуатационной надежности путем исключения повреждения вала из-за фреттингусталости.Поставленная цель достигается тем, что в роторе электрической машины, имеющем вал с хвостовиком, на наружной поверхности которого расположены продольные вентиляционные пазы, закрытые металлическими клиньями, между опорными поверхностями клиньев и вала установлены изоляционные прокладки из фоторопласта, армированного стеклотканью.На фиг. 1 изображен вал ротора с вентиляционными пазами; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1, на фиг, 3 узел 1 на фиг. 2.Вал 1 ротора в хвостовике имеет продольные вентиляционные пазы 2, выполненные для поступления охлаждающего газа в лобовые части обмотки ротора, Вентиляционные пазы 2 с целью направленной подачи газа закрыты по наружчой поверхност и на части длины клиньями 3,Сущность предлагаемого изобретениясостоит в том, что для предотвращения фреттинг-корроэии и связанного с ней возможного усталостного разрушения вала между опорными поверхностями 4 клиньев 3 и 5 вала 1, установ лены изоляционные прокладки 6 нзфторопласта, армированного стеклотканью.Аналогичным образом может быть 15 выполнен узел крегления клина к валув обмоточных, демпферных и другихпазах, выполняемых в роторах электрических машин.В процессе работы турбогенераторавал ротора испытывает энакопеременные изгибные напряжения и осевуюдеформацию, вызванные весом. Деформация вала приводит к возникновению наповерхности его контакта с клиномосевой силы трения, вызывающей в клине осевую знакопеременную деформациютого же направления и частоты, чтои деформация вала, и изменяющуюсяпо длине клина от нуля (у его торцов)до наибольшего значения (у середины).В результате этого возникает проскальзывание клина относительного вала на всей его длине или на части 35 длины, т.е, фреттинг-эффект, вызывающий фреттинг-износ и фреттинг-коррозию. Установка прокладок из материала, более мягкого, чем клин, например из фторопласта, обеспечивает 40 устранение интерметаллического контакта и, следовательно, процесса образования микросварок (мостиков сварки), которые появляются на раннихстадиях фреттинг-коррозии между метал лическими поверхностями при их проскальзывании и которые могут привести к повреждению вала вследствиефреттинг-усталости,101969 Составитель Н.СухоярскаяРедактор О.Бугир Техред М.Надь Корректор О, Билак 78/40 Н 5 ент", г. Ужгород, ул. Проектная,и.-иал НПП Тираж 667ИИПИ Государственного кпо делам изобретений и3035, Москва, Ж, Рау Подписмитета СССРткрытийская наб., д