Уровень шума и вибраций

    В зависимости от требований к уровню шума электрические машины по  ГОСТ

16372 - 84 разделяются на четыре класса:

    1 - электрические машины без предъявления требований к уровню шума;

    2 - эл. Машины с малошумными подшипниками и вентиляторами;

    3  -  эл.  Машины  с  пониженным  использованием  активных  материалов,

закрытые, с подшипниками скольжения;

    4 - эл. Машины со специальными звукоизолирующими кожухами.

    В соответствии с рекомендациями  ГОСТ  16921  -  83  для  электрических

двигателей общего назначения установлены следующие классы вибрации: h  <  80

mm - 1.1 mm/c, 80 < h < 132 mm - 1.8 mm/c, 132 < h < 225 mm - 2.8 mm/c, h  >

225 mm - 4.5 mm/c. Для специальных  и  прецизионных  эл.  Приводов  с  особо

жёсткими  требованиями  к  вибрации  и  надёжности  должны  применяться  эл.

Двигатели, имеющие уровень вибрации на два класса  ниже,  чем  у  двигателей

общего назначения.

                             2. Исходные данные

    Выбрать электродвигатель для привода компрессора.

    Условия работы: на открытом воздухе, влажность до 90 %; перепад

температур от – 20(С до +20(С; высота над уровнем моря до 1000 м. Момент

сопротивления, приведенный к валу компрессора показан в приложении 1 кривая

1, остальные исходные данные приведены в таб. 4.

Таблица 4

|Момент           |Передаточное     |Номинальная      |Момент инерции   |

|сопротивления,   |отношение        |частота вращения,|механизма, Jмех, |

|МС, Н*м          |редуктора, i     |nН,              |Кг*м2            |

|                 |                 |об/мин           |                 |

|180              |3                |730              |3*10-2           |

                                  3. Расчет

       1. Выбор электродвигателя

       2. Предварительный выбор электродвигателя

           1. По заданным значениям момента сопротивления, приведенный к

              валу двигателя

                           [pic];                                        (1)

                                [pic]  (Нм).

           2. Определяем угловую частоту вращения

                                   [pic];

                               [pic] (рад/с).

           3. Определим эквивалентную мощность электродвигателя

                   [pic];                                                (2)

                                [pic] (кВт).

           4. Выбираем асинхронный двигатель его параметры даны в табл. 5.

Таблица 5

|Тип двигателя|Рн, |При номинальной|Мк |Мп |Мmin|Iп |J,      |nн    |

|             |КВт |               |Мн |Мн |Mн  |Iн |кг*м2   |(синхр|

|             |    |нагрузке       |   |   |    |   |        |.),   |

|             |    |               |   |   |    |   |        |об/мин|

|             |    |n,  |(,  |cos(|   |   |    |   |        |      |

|             |    |об/м|%   |    |   |   |    |   |        |      |

|             |    |ин  |    |    |   |   |    |   |        |      |

|4А112МВ8У3   |3,0 |700 |79,0|0,74|2,2|1,9|1,4 |5,0|2,5*10-2|750   |

           5. Проверяем электродвигатель на развиваемый момент при

              минимальном напряжении

                   [pic];                                                (3)

                                 [pic] (Нм),

где Mmin – минимальный момент, развиваемый электродвигателем при

          минимальном напряжении питания Umin;

      Uн – номинальное напряжение питания.

                           3.3. Уточненный расчет

           1. Определяем минимальный и критический момент двигателя

                                   [pic];

                                 [pic] (Нм),

                                   [pic];

                                 [pic] (Нм).

           2. Определяем электромеханическую постоянную времени

                        [pic];                                           (4)

                                 [pic] (с),

где ?0 – скорость холостого хода двигателя по каталожным данным, рад/с;

   Мк – критический момент двигателя, Нм;

Jд и Jмех – моменты инерции двигателя и механизма, кг*м2.

           3. Находим номинальное и критическое скольжения

                 [pic];                                                  (5)

                                   [pic],

                        [pic];                                           (6)

                                   [pic],

           4. С помощью формулы Клосса

                   [pic],                                                (7)

 построим механическую характеристику двигателя. Определяем ряд значений Мд

и частоты вращения ротора

                                   [pic].

    Вычисления сводим в табл. 6. По данным табл. 6 строим график рабочего

участка механической характеристики [pic]

    (Приложение 2 рис. 1).

Таблица 6

|S       |S       |Sк      |S + Sк  |Mд,     |1-S     |n,      |?,      |

|        |Sк      |S       |Sк     S|Нм      |        |об/мин  |рад/с   |

|0       |0       |0       |0       |0       |1       |750     |78,5    |

|0,0123  |0,1111  |9       |9,1111  |18,9518 |0,9877  |740,7   |77,6    |

|0,0246  |0,2222  |4,5     |4,7222  |36,5659 |0,9754  |731,5   |76,6    |

|0,0369  |0,3333  |3       |3,3333  |51,8017 |0,9630  |722,3   |75,6    |

|0,0492  |0,4444  |2,25    |2,6944  |64,0845 |0,9507  |713     |74,7    |

|0,0616  |0,5556  |1,8     |2,3556  |73,3042 |0,9384  |703,8   |73,7    |

|0,0739  |0,6667  |1,5     |2,1667  |79,6949 |0,9261  |694,5   |72,7    |

|0,0862  |0,7778  |1,2857  |2,0635  |83,6796 |0,9137  |685,3   |71,8    |

|0,0985  |0,8889  |1,125   |2,0139  |85,7407 |0,9014  |676,1   |70,8    |

|0,1109  |1       |1       |2       |86,3361 |0,8891  |666,8   |69,8    |

           5. По формуле

                               [pic],                                    (8)

определяем значения моментов двигателя для углов поворота вала компрессора.

Вычисления сводим в табл. 7. По вычисленным данным строим график [pic]

(Приложение 1).

Таблица 7

|?к,  |t,      |[pic] |[pic] |Мск,   |[pic] Нм  |[pic]Нм      |Мдк,    |

|град |с       |      |      |Нм     |          |             |Нм      |

|0    |0       |0     |1     |0      |66.1875   |66.1875      |22.0625 |

|14.4 |0.0099  |0.3827|0,68  |-4.500 |70.6875   |48.2120      |14.5707 |

|28.8 |0.0197  |0.7653|0,465 |-7.20  |73.3875   |34.1387      |8.9796  |

|43.2 |0.0296  |1.1480|0,317 |-1.80  |67.9875   |21.5708      |6.5903  |

|57.6 |0.0395  |1.5306|0,216 |12.60  |53.5875   |11.5961      |8.0654  |

|72.0 |0.0493  |1.9133|0,147 |36.0   |30.1875   |4.4554       |13.4851 |

|86.4 |0.0592  |2.2960|0,1   |64.80  |1.3875    |0.1397       |21.6466 |

|100.8|0.0690  |      |0,068 |90.0   |-23.8125  |-1.6349      |29.4550 |

|115.2|0.0789  |2.6786|0,0468|100.8  |-34.6125  |-1.6208      |33.0597 |

|129.6|0.0888  |3.0613|      |99.00  |          |-1.0480      |32.6507 |

|144.0|0.0986  |3.4440|0,032 |81.00  |-32.8125  |-0.3227      |26.8924 |

|158.4|0.1085  |3.8266|0,022 |45.00  |          |0.3148       |15.1049 |

|172.8|0.1184  |4.2093|0,015 |9.00   |-14.8125  |0.5795       |3.1932  |

|187.2|0.1282  |4.5919|0,01  |10.80  |21.1875   |0.3828       |3.7276  |

|201.6|0.1381  |4.9746|0,007 |21.60  |57.1875   |0.2102       |7.2701  |

|216.0|0.1479  |      |0,0047|59.40  |55.3875   |0.0218       |19.8073 |

|230.4|0.1578  |5.3573|      |99.00  |44.5875   |-0.0720      |32.9760 |

|244.8|0.1677  |5.7399|0,0032|135.00 |6.7875    |-0.1029      |44.9657 |

|259.2|0.1775  |6.1226|      |147.60 |-32.8125  |-0.0830      |49.1723 |

|273.6|0.1874  |6.5052|0,0022|147.60 |-68.8125  |-0.0566      |49.1811 |

|288.0|0.1973  |6.8879|      |136.80 |-81.4125  |-0.0335      |45.5888 |

|302.4|0.2071  |7.2706|0,0015|120.60 |-81.4125  |-0.0176      |40.1941 |

|316.8|0.2170  |7.6532|      |97.20  |-70.6125  |-0.0068      |33.3977 |

|331.2|0.2268  |      |0,001 |57.60  |-54.4125  |0.0013       |30.2004 |

|345.6|0,2367  |8.0359|0,0007|30.60  |-31.0125  |0,0037       |25.2012 |

|     |        |8.4185|      |       |8.5875    |             |        |

|     |        |8.8012|0,0005|       |35,5875   |             |        |

|     |        |      |      |       |          |             |        |

|     |        |9,1839|0,0003|       |          |             |        |

|     |        |      |      |       |          |             |        |

|     |        |      |0,0002|       |          |             |        |

|     |        |      |      |       |          |             |        |

|     |        |      |0,0002|       |          |             |        |

|     |        |      |      |       |          |             |        |

|     |        |      |0,0001|       |          |             |        |

           6. Для определения текущих значений мощности  на валу

              электродвигателя и тока статора воспользуемся формулами:

                [pic],                                                   (9)

                       [pic].                                           (10)

Результаты занесем в табл. 8.

Таблица 8

|Мдк,           |?к,                 |Р2к,             |Iдк,             |

|Нм             |рад/с               |Вт               |А                |

|22,0625        |77,4                |1707,6           |    4,4381       |

|14,5707        |77,7                |1132,1           |2,9424           |

|8,9796         |78,2                |702,2            |1,8250           |

|6,5903         |78,3                |516              |1,3411           |

|8,0654         |78,1                |629,9            |1,6371           |

|13,4851        |77,8                |1049,1           |2,7267           |

|21,6466        |77,3                |1673,3           |4,3488           |

|29,4550        |77,0                |2268             |5,8945           |

|33,0597        |76,8                |25390            |6,5987           |

|32,6507        |76,7                |2504,3           |6,5086           |

|26,8924        |77,2                |2076,1           |5,3957           |

|15,1049        |77,7                |1173,7           |3,0503           |

|3,1932         |78,4                |250,3            |0,6506           |

|3,7276         |78,4                |292,2            |0,7595           |

|7,2701         |78,2                |568,5            |1,4776           |

|19,8073        |77,4                |1533,1           |3,9844           |

|32,9760        |76,8                |2532,6           |6,5820           |

|44,9657        |76,1                |3421,9           |8,8933           |

|49,1723        |75,7                |3722,3           |9,6742           |

|49,1811        |75,7                |3723             |9,6759           |

|45,5888        |75,9                |3460,2           |8,9928           |

|40,1941        |76,4                |3070,8           |7,9809           |

|33,3977        |76,7                |2561,6           |6,6575           |

|30,2004        |77,0                |2325,4           |6,0437           |

|25,2012        |77,4                |1950,6           |5,0694           |

        7. По полученным значениям Iдк определяем эквивалентный ток по

           формуле

                       [pic]                                            (11)

       8. Проверяем двигатель по условиям нагрева

                               [pic],  [pic];

                                   [pic],

                                   [pic].

       9. Проверяем двигатель на перегрузку по моменту.

                                   [pic],

                                   [pic].