Формирование точностных параметров отверстия статора взрывозащищенного асинхронного двигателя при обработке сердечника статора со станиной Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

УДК 621.658.562

В. А. Полетаев, И. В. Кулак

ФОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТВЕРСТИЯ СТАТОРА ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ СЕРДЕЧНИКА СТАТОРА СО СТАНИНОЙ

При статистическом анализе технологического процесса изготовления статоров ВАД было установлено, что после запрессовки сердечника статора в станину отверстие статора имеет значительные погрешности формы, которые последующей обработкой раскатыванием не устраняются [1, 2]. Это обусловлено отсутствием научно обоснованной методики назначения номинальных размеров и допусков геометрических параметров сборочных единиц статоров ВАД.

Погрешности формы наружной поверхности сердечника статора допуском вообще не регламентируется. Диаметр отверстия сердечника статора до запрессовки в станину и натяг в сопряжении сердечника со станиной назначаются без учета "усадки" отверстия при запрессовке сердечника в станину.

Острота проблемы усугубляется тем, что обработка отверстия сердечников статоров ВАД с высотой оси вращения 200 мм и более существующей технологией не предусматривается. В данном случае значительные погрешности, приобретаемые отверстием сердечника при взаимодействии со станиной, являются окончательными и непосредственно определяют точность воздушного зазора двигателя.

Для выявления факторов, определяющих погрешность диаметра и формы отверстия статора, а так же степени и характера влияния факторов на указанные погрешности прове-

дено корреляционное исследование технологического процесса изготовления статоров ВАД типоразмера В, ВРШ8084 и В, ВРП180М6,8 (табл. 1) [1, 2. 5].

Корреляционный анализ показывает, что погрешности размера и формы отверстия сердечника статора после запрессовки в станину имеют значительную корреляционную связь с погрешностями размера и формы наружной и внутренней поверхностей сердечника и внутренней поверхности станины до запрессовки, а также с натягом в сопряжении сердечника со станиной.

Полученные данные позволяют произвести обоснованное

назначение геометрических параметров сборочных единиц статоров и их допусков.

При отсутствии статистического анализа технологического процесса для обоснованного назначения рассматриваемых геометрических параметров и их допусков необходима разработка математических моделей, отражающих совместное влияние входных геометрических параметров на погрешности отверстия статора при запрессовке пакета статора в отверстие станины (рисунок):

Ъст <аст ; Ъпн> апн ; Ъп <ап , (1)

где Ъст, Ъпн, Ъп - величины вертикальных полуосей овальных профилей, соответственно, от-

Таблица 1

Влияние точностных параметров сборочных единиц статоров на погрешности диаметра и формы отверстия статора

Типоразмер двигателя Уравнения регрессии Коэффициент корреляции

В, ВРП18084 А0с = 0,574 Аю„ +0,0115 0,560

А0с = 0,078 А н + 0,0173 0,123

АСс = 0,334 рст + 0,0153 0,390

АСс = 0,040 рпм + 0,0210 0,290

рс = 0,530 рп + 0,0232 0,400

рс = 0,363 А н + 0,0737 0,330

рс = 0,530 рст + 0,0360 0,494

рс = 0,118 рпм + 0,0316 0,350

В, ВРП160М6,8 АСс = 0,600 А0„ +0,0129 0,590

АВс = 0,627 А н + 0,0431 0,343

Авс = 0,546 рст + 0,0170 0,610

АСс = 0,171 рпм + 0,0316 0,350

рс = 1,047 рп + 0,0257 0,640

рс = 0,963 Ан + 0,0671 0,617

рс = 0,638 рст + 0,0647 0,616

р = 0,351 рпн + 0,0490 0,400

66

В. А. Полетаев, И. В. Кулак

верстия станины, наружной поверхности и отверстия пакета до запрессовки в станину; апн,

ап - соответствующие величины горизонтальных полуосей.

Теоретическая разработка задачи взаимодействия двух цилиндров, внутренние и наружные поверхности которых имеют форму овала, с использованием теории взаимодействия двух полых цилиндров А.В. Га-долина и Г. Ламе [3] позволила получить математические модели изменения овальности и усадки отверстия пакета при запрессовке в станину [4, 5]:

Др={' -П )х

л , Рпн + Рст

А-н “і

(2)

АЯ п — —I 1 +— Iх

п

д . рпн + рст £±н +'

2

(3)

где Ана - натяг на сторону по полуоси апн в сопряжении пакета со станиной (рисунок); с -коэффициент, характеризую-

щий влияние конструктивных факторов.

Для конечных значений овальности и среднего радиуса отверстия пакета после запрессовки в станину имеем

Рб

Ра і

Кп

Схема взаимодействия пакета статора со станиной: 1, 2, 3 - реальные профили, соответственно, наружной поверхности и отверстия пакета, отверстия станины

Р ст рп + с

А н +

1 - і

п

рпн + р ст

,2

ст.н

2

-Ан

(4)

Кпп (я

, 22 - Я 2 )

п.пу^ст.н лп.н )\ ’

- Яп.н )

(6)

Яс — К п - С с 2

1 +1

А н +

п

рпн + р ст 2

-Ан

(5)

х

где Яст.н, К-п.н, Яп.п - номинальные радиусы, соответственно наружной поверхности обечайки станины, наружной поверхности пакета статора и поверхности дна пазов пакета под обмотку, мм.

Таблица 2

Исходные данные для расчета геометрических параметров сборочных единиц статоров, мм

х

2

х

X

X

х

Типоразмер двигателя Статистические данные Конструктивные данные по чертежу

А н А на рст Рпн ®Ан ® рст ® рпн ® рп брг §рс > п Ос

В,ВРШ80Б4 0,0055 0,1061 0,1750 0,0386 0,2994 0,8631 0,2804 0,1384 0,0145 0,0610 0,0523 205+0,058 205-0,065

В,ВРП180М6,8 0,0023 0,0052 0,0427 0,2201 0,1783 0,1955 0,0600 0,0514 210+0,088 210-0,031

Таблица 3

Результаты расчета средних значений величин Др и АЯп, их полей рассеяния и степени влияния на них входных параметров в существующем производстве

Типоразмер двигателя ®Арп ’ мм Шрс > мм АР п ’ мм Степень влияния входных параметров ё на Арп, % А Яп|, Степень влияния входных параметров ё на АЯп, %

ж ^3 ёрст ёрпн мм к ^3 ёрст ёрпн

В,ВРШ80Б4 0,0910 0,1804 0,0159 -5,44 86,62 18,82 0,0155 -5,40 85,92 19,48

В,ВРП180М6,8 0,1091 0,2451 0,0214 -2,16 82,10 20,06 0,0207 -2,16 82,09 20,07

Таблица 4

Результаты расчета геометрических параметров статора, мм

Типоразмер двигателя 5 рст О

по чертежу в существующем производстве значения, рассчитанные по приведенной методике по черте^ в существующем производстве значения, рассчитанные по приведенной методике

В,ВРП18084 0,25 0,18 2°5И6(_0,029) 205,042h6(_°,029)_z

В,ВРП180М6,8 0,14 21°Ь6(_0,029) 210,084h6(_°,029)_z

Исходные данные для расчета геометрических параметров сборочных единиц статоров сведены в табл. 2. Исходя из них, согласно (5) и (6) рассчитаны величины Дрп и ДЯп для указанных двигателей (табл. 3).

Поле рассеяния юДрп изменения овальности отверстия пакета и юрс овальности отверстия пакета после запрессовки в станину рассчитаны по формуле

®АРп (рс ) і|Х

і—1

Л У

К 2Гл 2

Кі ®і

(7)

где Кі - коэффициент относительного рассеяния і-го пара-

метра; п - число входных параметров; юг- - поле рассеяния /-го входного параметра.

Допуск 5Дрп на изменение овальности отверстия пакета

5

1

Арп

К

Р

52 - К2р52

рс р рп

. (8) Допуск 5рст на овальность отверстия станины

5

рст

бр

с У

(9)

5

АРп

-пг1Га^

І—1 ' дХі

К2®2.

Диаметр Оп отверстия пакета [4]

1

Оп — Ос + с

1+-

(10)

А н +Рпн +Рст + А.

2 н

где г - припуск на обработку отверстия статора.

Рассчитанные величины по формулам (9) и (10) приведены в табл. 4.

Разработанная методика обеспечивает обоснованное корректирование и назначение геометрических параметров АД на стадиях изготовления и разработки новых моделей двигателей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

х

л

— г

2

х

2

1. Повышение качества функционирования взрывозащищенных асинхронных электродвигателей на стадии конструкторско-технологической подготовки производства в условиях СЛЬ8- технологий // Отчет по ведомственной научной программе "Развитие научного потенциала высшей школы", подпрограмма № 3, раздел № 3.3. - Кемерово: КузГТУ, 2006. - 250 с.

2. Кулак И.В., Полетаев В.А. Статистические исследования процесса формирования воздушного зазора взрывозащищенного асинхронного двигателя // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: Труды III Всероссийской научно-практической конференции. - Юрга: Изд-во ТПУ, 2005. - Т. 1. - С. 48-49.

3. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. - Киев: Техника, 1977.

- 766 с.

4. Полетаев В.А. Обеспечение точности выходных энергетических показателей взрывозащищенных асинхронных двигателей // Горный журнал, 2000. - № 5. Известия высших учебных заведений. - С. 136138.

5. Полетаев В.А., Сорокин А.В., Розенко Н.Г. Управление качеством при проектировании и изготовлении взрывозащищенных асинхронных двигателей. - Кемерово: Изд-во Кузбасс. политехн. ин-та, 1993.

- 357 с.

□ Авторы статьи:

Полетаев Вадим Алексеевич

- докт.техн.наук, проф., зав. каф. информационных и автоматизированных производственных систем

Кулак Илья Валериевич

- аспирант каф. информационных и автоматизированных производственных систем