Способ испытания электродвигателя на ресурс

(51)5 Н 02 К 15/00 И 15/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ(54) СПОСОБ ИС1 Я НА РЕСУРС относитсих машин,(57) ниям ти к Цель мени 2 и зобретенилектрическскореннымзобретениспытаний.вращающег пыта тно,с- аниям в ча испы ресурсным - сокра е вре Нагружают подшипники ся ротора 1 дополниГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССУ 1125710, кл. Н 02 К 15/00, 198Авторское свидетельство, СССРУ 840689, кл. С 01 И 15/00, 1978 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 шарико- ф подшипников, что и позволяет сократить время испытания электродвигателя на ресурс. 3 з.п. -лы, 2 ил.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 нагрузкик подшипникам.На фиг, 1 приведен двигатель с ро тором .на шарикоподпипниках, ось вращения корпуса которого проходит череЛ центр масс ротора; на фиг.2двигатель с ротором на шарикоподшипникйх, ось вращения корпуса ОХ которого перпендикулярна оси вращения, ротора и которую смещают при испы таниях на величину АУ,Ротор 1 электродвигателя с шарико.подшипниками 2 и 3, установлен в корпус 4. Ось вращения ОХ корпуса 4 перпендикулярна оси вращения 02 ротора 1и проходит через центр масс ротора 1(фиг. 1).Ось вращения корпуса 4 перпенди,кулярна оси вращения 02 ротора 1 ипри испытаниях может смещаться отно,сительно оси ОХ на величину ДУ.Смещение корпуса 4 можно осущест,вить, например, с помощью устроиства,ивключающего пару винт-гайка и направ-ляющие, допускающие перемещение корпуса 4 в направлении, перпендикулярном оси вращения корпуса 4.Увеличение частоты вращения ротора 1 с одновременным увеличениемпитающего напряжения выполняют с помощью известного преобразователя на 1 пряжения, 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 фазпитающего напряжения.В предлагаемый способ включеныследующие операции:1) нагружение ротора эксплуатационным моментом;2) периодическое включение двигателя с числом включений, равным числупусков двигателя за ресурс;3) нагружение подшипников ради".альной нагрузкой путем вращения корпуса двигателя вокруг оси, перпендикулярной оси вращения ротора двигателя, коэффициент, зависящий оттипа подшипника (для шарикоподшипника однорядногоа з=0,7-1,4, в зависимостиот условий примененияподшипниковдинамическая грузоподъемность Нэквивалентная динамическая нагрузка, Н;показатель степени (дляшарикоподшипников р=3);частота вращения, об/мин,где аЗ 40 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:Р=(Х Ъ 7+У Га) К дКг (2) 4) одновременное,повышение частоты и напряжения питания в К раз,где К и/и нем (п макс - предельнаячастота вращения подшипника иномноминальная частота вращения подшипника);Я с целью равномерного приложения радиальной нагрузки к шарикоподшипникам в процессе проведения испытаний периодически изменяют направление вращения ротора двигателя напротивополоЖное через промежуток времени не менее 5 Т, где Т - постоянная времени для процесса выхода рото.ра на установившийся режим вращения.Предложенное техническое решениепозволяет сократить время испытанияна ресурс электродвигателя с шарикоподшипниками за счет того, что навращающийся в подшипниках 2 и 3 (пооси 02) ротор 1, обладающий кинетическим моментом, при вращении корпу"са 4 двигателя относительно оси ОХ 25 действует момент, стремящийся совместить ось вращения 02 ротора 1 сосью вращения ОХ корпуса 4. Поскольку ротор 1 двигателя не может перемещаться в плоскости, образованнойосями 02 и ОХ, то этот момент прикладывается к подшипникам 2 и 3,нагружая их дополнительной радиальнойнагрузкой.Долговечность подшипника в рабо" 35чих часах можно выразить в виде1.Ь=а(с/Р)(10 /69 п), (1)55 где Х - коэффициент радиальной нагрузки;У - коэФФициент вращения (привращении внутреннего кольцаподшипника относительно направления нагрузки 7=1, а вслучае вращения наружногокольца У=1,2);Р - постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка, Н;Г - постоянная по величине и направлению осевая нагрузка, Н;Ч - коэффициент осевой нагрузки;К - коэффициент безопасности;К - температурный коэффициент.тИспользуя уравнение (1) и пренебрегая в первом приближении изменением коэффициента а, и частоты вращения и, получаем продолжительность ускоренных испытаний Ь в виде:6 у(3)где Ь - требуемый ресурс в часах1 нпри нормальном эксплуатационном моменте;Р - эквивалентная динамическаянагрузка при повышенной радиальной нагрузке подшипников, Н;Р - эквивалентная динамическаяНнагрузка при нормальномэксплуатационном нагружении подшипников.Увеличение эквивалентной динамической нагрузки в данном способе осуществляется за счет увеличения ради-.альной нагрузки 1.Расчеты по определению радиальнойнагрузки показывают, что при симметричном расположении (фиг. 1) центрамасс ротора 1 относительно опор 2и 3, расстояние между которыми равно1, усилия Р 1 и Р, действующие накаждый подшипник рассчитываются следующим образом;- Н- - фМц(4)где М- кинетический момент вращающегося ротора.Кинетический момент ротора равенМ к=т,где 1- момент инерции ротора,Г смс;Я - частота вращения ротора,рад/с.Для шарикоподшипника 2 (фиг. 1),радиальная нагрузка становится равной Р /2+Н , те, увеличиваетсч Г(вес ротора).Прн смещении оси вращения корпу 5са 4 (фиг. 2) относительно оси враще-ния ОХ на величину дУ появляется дополнительная нагрузка на подшипники 2и 3, пропорциональная произведениюмассы ротора 11, на (21 К ДУ ы,)где ы - частота вращения корпуса 4относительно оси ОХ в об/с.При увеличении частоты и напряжения питания (одновременно) продолжи-,тельность испытания на ресурс уменьшается пропорционально отношениюп/и, где п - частота вращения ротора при повышенной частоте напряжения питания, п- частота вращенияротора при номинальной частоте на 20 пряжения питания.При периодическом изменении направления вращения ротора 1 двигателя на противоположное (фиг. 2) черезпромежуток времени 5 Т (Т - постоян 25 ная времени при разгоне ротора 1 доустановившейся частоты вращения) радиальная нагрузка, обусловленная кинетическим моментом и приложенная копорам 2 и 3, распределяется болееравномерно за счет изменения на противоположное направление реакцииопор.Таким образом, реализация способапозволяет сократить время испытанияна ресурс путем приложения радиальной нагрузки за счет введения новойсовокупности операций, что приводитк увеличению радиальной нагрузки нашарикоподшипники. Кроме того, способ40позволяет более равномерно распределить дополнительную радиальную натгрузку и проводить при испытании ими"тацню воздействия переменных по величине и направлению радиальных сил наопоры,Предлагаемый способ позволяетзначительно (примерно в 20-30 раз) сократить время испытания электродвигателя на ресурс путем увеличе ния при испытаниях (примерно в 2- 4 раза) радиальной нагрузки на шари- коподшипники Формула изобретения 1. Способ испытания электродвиг- теля на ресурс, при котором ротор нагружают эксплуатационным моментом, двигатель периодически включают с1561151 Составитель А,Кузыкедактор Т.Лаэоренко Техред М,Дидык рректор В.Гирняк аз 981Тираж 449 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушекая наб., д. 4/5 ВНИИПИ Производственно-издательский комбинат "Патент" город, ул. Гагарина, 1 О 1 числом включений, равным числу пусков двигателя за ресурс, о т л и .ч а ющ и й с я 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 ющ и й с я тем что ось вращения. корпуса проходит через центр масс ротора.3. Способ по п. 1, о т л и ч,а ющ и й с я тем, что одновременно с , нагружением подшипников радиальной нагрузкой повышают частоту и напряжение питания электродвигателя в К раз,причем максимальную величину К определяют по формуле:К-ффф"Ном.где и- предельная частота вращения подшипника;и н - номинальная частота вра щения подыипника.4. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я 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 5 Т, где Т - постояннаявремени процесса выхода ротора на установившийся режим.Х