Способ ускоренных ресурсных испытаний подшипников качения в опорах ротора электрической машины

сОк)э ООе тских СОИАЛИСТИЛЕСКИХ РЕСПУЬЛК 1628149(с)ц Н 02 К 15/ ГОСУДАР СТАЕ Н Ы ЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОткРытия ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А(56) Авторское свидетельство СССРР. 928534, кл. Н 02 К 5/00, 1982,Б УСКОРЕННЫХ РЕСУРСНЫХ Й ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ РОТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАетение относигся к электротехн зобретения - снижение затрат е производительности испыт ний. Для этого форсированную радиальную постоянную нагрузку на подшипники качения создают силой одностороннего магнитного тяжения машины путем взаимного смещения осей ротора и расточки статора. Затем определяют коэффициент подобия нагрузок как отношение значений радиальных постоянных нагрузок в форсированном и номинальном режимах, Проводят разбалансировку ротора на номинальной частоте вращения до получения на каждом щите машины такого значения амплитуды вибрационной скорости, обусловленной небалансом ротора, при котором его отношение к максимально допустимому значению амплитуды в номинальном режиме равно коэффициенту подобия нагрузок. 1 э.п.ф-лы, 1 ил,Гпф = 0,5 (Гпф ф 6): Г ,ф=Г.;Г.ф= Г.,Рф= Х О (ГфГ,ф) У Г,ф,Рф 1 24 1 - 0,52Ку 1 =Р 1,24 .ф - О 52где 6 - вес ротора: Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам ускоренных ресурсных испытаний подшипников качения вопорах ротора электрической машины, ожидаемый отказ которых связан с явлениемустдлостного износа,Цель изобретения - уменьшение затрати повышение производительности испытаний, а также обеспечение подобия радиальных постоянных, радиальных вращающихсяи осевых нагрузок на подшипники электрической машины при ускоренных ресурсныхиспытаниях, что позволит получать достоверные результаты для оценки работоспособности подшипников в машинах.На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ,Бесконтактная электрическая машинасодержит когтеобразный ротор и внешниймагнитопровод статора,Ротор 1 машины установлен на шарикоподшипниках 2, 3 в расточках щитов 4. Вместах посадки щитов 4 в корпус 5 установлены кольца б, В корпусе размещен статор7 с обмоткой 8 и обмотка возбуждения 9. Нароторе предусмотрены места для установкибалансировочных грузов 10, 11. Машина может охлаждаться прокачкой воды по каналам корпуса 5 (не показаны) или продувомвоздуха при установке на вал ротора 1 вентилятора 12, Между наружным кольцом подшипника 3 и крышкой 13 с установленнымив ней болтами 14 предусмотрено место дляустановки пружины 15.Способ реализуется следующим образом.Первоначально определяют значениярадиальной постоянной Г, радиальной вращающейся Г осевой Г, и эквивалентнойдинамической Р нагрузок на каждый изподшипников машины в номинальном режиме,После этого принимаот произвольныезначения для коэффициента Ку ускоренияиспытаний, силы Гп,ф, одностороннего магнитного тяжения и некоторого малого числа р, Затем вычисляют значения форсированных нагрузок на более нагруженный вноминальном режиме подшипник и коэффициента КУ 1 ускорения испытаний придействии силы Гф Гпф. Гвф, Гаф, Рф - форсированные постоянная радиальная, вращающаяся радиальная, осевая и эквивалентная динамическая нагрузки;5 у - коэффициент подобия нагрузок;Х, У, 0- коэффициенты;Л, Лф - гидродинамический параметрсмазки.Если 1 Ку - Ку 1р, то определяют знак10 величины Ку - КУ 1. При Ку - КУ 10 значениеГпф уменьшают, а при К - К 10 значениеГп 1 ф увеличивают и предыдущий расчет повторяют до тех пор, пока не будет выполнено условие К - К 1 ,и. Последнее зна 15 чение Гпф и будет являться тем значениемсилы одностороннего магнитного тяжения вмашине, которое следует обеспечить конструктивно путем смещения оси ротора относительно оси расточки статора на некото 20 рый эксцентриситет е.Значение эксцентриситета е определяют по формуле, представляющей зависимость между эксцентриситетом и силойодностороннего магнитного тяжения25 8,йо до Г,п фе - (2)р 1 рЫ + р 2) Ы 7 т ОВ.где рь - магнитная проницаемость вакуума;до - односторонний зазор между ротором и статором машины при их соосномрасположении;Гпф - форсированное значение силы одностороннего магнитного тяжения, задаваемое при выборе коэффициента ускорения35 испытании;р 1, р 1 г, р 2 к - коэффициенты демпфирования магнитного поля;т - коэффициент насыщения стали;О - диаметр расточки статора;40- длина расточки статора;В 0 - магнитная индукция в зазоре в номинальном режиме при соосном расположении ротора и статора,Значение эксцентриситета, вычислен 45 ного по формуле (2), не должно превосходить значения 0,5 д 0 по условию нормальной работы электрической машины,В противном случае следует уменьшитьзначение Ку и полностью повторить расчет,50 Необходимо также проверить значенияконтактных напряжений в подшипникахпри значении Рф, определяемом по формуле (1), используя известные методики.Смещение ротора 1 относительно расточки статора 7 в направлении дейс 1 вия силы веса 6 ротора может быть обеспечено.например, доработкой подшипниковых щитов 4 путем их проточки в местах посадки вкорпус 5 и установки в местах сьема металлаколец 6, Наружные цилиндрические повер 1628149510 55 хности К колец б выполняют в этом случае радиально смещенными относительно цилиндрических поверхностей и щитов 4 нд величину эксцентриситетд е в направлении, противоположном действию силы веса Л ротора,Для проверки правильности выполненной доработки машины и уточнения значения коэффициента у подобия нагрузок определяют экспериментальное значение силы одностороннего магнитного тяжения одним из известных способов.После этого машину устанавливают на амортизаторы (не показаны), включают, выводят в режим работы двигателя с номинальными значениями частоты вращения ротора, напряжения и тока в обмотке 8 статора 7 и тока в обмотке возбуждения 9. При установившемся тепловом состоянии машины проводят разбалансировку ротора 1 при помощи балансировочных грузов 10, 11, Разбалансировку проводят до увеличения амплитуды составляющей вибрационной скорости подшипниковых щитов 4. имеющей частоту вращения ро 1 ора, враэ по сравнению с ее максимально допустимым значением в номинальном режиме. Этим обеспечивается требуемое по условию подобия нагрузок форсированное значение вращающейся нагрузки на обоих подшипниках машины,Если в нолинальном режиме работы осевые нагрузи на подшипники отсутСтвуют. то на этом этап подготовки машины к ускоренным испытаниям подшипников заканчивают, Амортиза 1 оры снимают и проводят ускоренные испытания подшипников в опорах ротора машины при созданных форсированных радиальных постоянных и вращающихся нагрузок нд подшипники. При этом испытания могут быть проведены как в указанном выше режиме двигателя, так и в режиме генердгорд или в многомашинном агрегате при условии, что для соединения валов машин применены нежесткие элементы, например, упругие муфты.В ряде конструкций электрических машин подшипники качения имеют в номинальном режиме рдботы кроме радиальных и осевые нагрузки Это может быть, например, осевая нагрузка, обусловленная осевым предварительным поджатием подшипников, нередко применяемым в конструкциях машин, или осевое усилие от вентилятора,В тех случаях. когда на оба подшипника в номинальном режиме действует одинаковая осевая нагрузка, обусловленная, например, осевым поджатием подшипников при 15 20 25 30 35 40 45 50 помощи пружины, поступают следующим образом. Между наружным кольцом подшипника 3 "плавающей опоры" и его крышкой 13 устанавливают пружину 15 (например, оттарированную волнистую пружину), Ее сжимает в осевом направлении, например, посредством перемещения крышки 13 с помощью болтов 14 и фиксируют в положении, при котором сила от сжатия пружины будет в у рдз больше освой нагрузки на подшипники в номинальном режиме, Этим обеспечивает.я один и тот же коэффициент подобия радиальных и осевой нагрузок для обоих подшипников машины.В тех случаях, когда в номинальном режиме осевые нагрузки на подшипники обусловлены как осевым поджатием подшипников, так и нагрузкой от вентилятора 12 и не равны между собой, пружину 15 сжимают и фиксируют в положении. при котором суммарная сила от сжатия пружины и других осевых нагрузок, в данном случае усилия от вентилятора, будет для одного из подшипников в у раэ больше осевой нагрузки на более нагруженный в номинальном режиме Подшипник. Для другого подшипника машины значение коэффициента подобия осевой нагрузки будет завышенным по отношению к подшипнику с меньшей осевой нагрузкой в номинальном режиме и несколько заниженным по отношению к подшипнику с большей осевой нагрузкой в номинальном режиме. Это не позволяет создать одновременно на оба подшипкика форсированные нагрузки в у раз больше нагрузок нд более нагруженный в номинальном режиме подшипник, Однако, указанное обстоятельство имеет в ряде случаев и преимущества, так как позволяет получить по результатам одного испытания информацию о состоянии подшипников как после ускоренной выработки всего заданного ресурса, так и его части, и оценить развитие динамики усталостного износа подшипников,При работе машины с номинальными значениями частоты вращения ротора, напряжения и тока в обмотке статора, тока в обмотке возбуждения (в режиме ускоренных испытаний подшипников) магнитная индукция в ее зазоре перераспределится вследствие введенной несоосности между ротором и статором, что создаст действующее в направлении силы тяжести форсированное значение силы одностороннего магнитного тяжения Гф, которое совместно с другими радиальными нагрузками, действующими на ротор, в том числе нагрузкой от веса С ротора, позволит создать суммарные постоянные радиальные нагрузки на1628149 Формула изобретения Составитель В.ИгнатовТехред М Моргентал Корректор М.Шароши Редактор В.Ковтун Заказ 346 Тираж 333 Подписное ВНИИПИосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,Ж, Раушская наб 4/5 Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 подшипниках машины, соответствующие выбранному коэффициенту подобия нагрузок ,Форсированные вращающиеся радиальные нагрузки на подшипники ротора, созданные за счет его разбалансировки и рассчитываемые по известной методике, также в у раз превысят соответствующие вращающиеся радиальные нагрузки в номинальном режиме,При наличии одинаковых осевых нагрузок на подшипники машины в номинальном режиме их значения в форсированном режиме испытаний обеспечивают с тем же коэффициентом подобияза счет пружины осевого поджатия подшипников,В результате созданных таким образом форсированных радиальных (постоянных и вращающихся) и осевых нагрузок в режиме ускоренных испытаний на оба подшипника действует эквивалентная динамическая нагрузка, обеспечивающая на обеих подшипниках требуемое значение выбранного коэффициента ускорения испытаний,В том случае, когда в номинальном режиме работы осевые нагрузки на подшипники не равны друг другу, коэффициенты ускорения испытаний подшипников с форсированными нагрузками также будут разными.Способ может быть реализован в электрических машинах разных типов и мощностей,Он может быть применен при ускоренных испытаниях подшипников качения с жидкой или пластичной смазкой.При испытаниях подшипников с пластичной смазкой известными способами помимо форсирования нагрузок применяют форсирование температуры смазки.Предложенный способ позволяет реализовать и этот фактор ускорения исг 1 ытаний подшипников. Для этого подготовленную по данномуспособу машину помещают в термокамеру, создают в ней требуемый температурный режим для рабочей смазки и проводят уско ренные испытания в соответствии с предлагаемым способом. 10 1. Способ ускоренных ресурсных испытаний подшипников качения в опорах ротора электрической машины, при котором нагружают подшипники качения в радиальном и осевом направлениях, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения затрати повышения производительности испытаний, создают путем смещения ротора относительно расточки статора форсированную радиальную нагрузку, величина которой оп ределяется коэффициентом подобия на ру-,зок как отношение радиальных нагрузок в форсировочном и номинальном режимах, и проводят разбалансировку ротора до получения при номинальной частоте вращения 25 на каждом из подшипников такого значенияамплитуды вибрационной скорости, обусловленной небалансом ротора, что его отношение к максимально допустимому значению амплитуды этой скорости в номи нальном режиме равно коэффициенту подобия нагрузок. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что перед испытаниями машины в ней 35 между наружным кольцом одного из подшипников и его крышкой устанавливают пружину, которую сжимают в осевом направлении и фиксируют в положении, при котором отношение значения созданной 40 осевой нагрузки на один из подшипников кзначению осевой нагрузки на более нагруженный в номинальном режиме подшипник равно коэффициенту подобия нагрузок.