Fíorú Strus ar Rótar Mótair Ardluais: Ó 'In ann Ríomh' Go 'A Ríomh i gCeart'

I. Cén Fáth a Chaithfidh Mótair Ardluais Fíorú Strus a Dhéanamh?

Le haghaidh a mótair ardluais le luas rothlach de 30,000 r/nim, is féidir leis an luasghéarú lártheifeacha ar thrastomhas seachtrach an rotor a bhaint amach na mílte uair an luasghéarú imtharraingteach. Faoi choinníollacha oibriúcháin foircneacha den sórt sin, beidh an strus teanntachta a bhíonn ar na maighnéid bhuana ag druidim nó fiú níos mó ná a dteorainn teanntachta - agus de ghnáth ní bhíonn neart teanntachta maighnéid bhuan NdFeB ach thart ar an deichiú cuid dá neart comhbhrúiteach. Nuair a sháraíonn an strus teanntachta an teorainn, féadfaidh na maighnéid buan briste, agus is leor na blúirí rothlacha ardluais chun an mótar iomlán a mhilleadh laistigh de na milleasoicindí.

Ag an am céanna, is minic a théann luas rátáilte mótair ardluais i dtreo luas ríthábhachtach an rotor, agus ardaíonn an baol athshondais go géar. Ní hamháin go mbaineann fíorú struis le “cé acu an mbrisfidh sé,” ach freisin an féidir le dearadh stiffness an rótair raonta athshondais chontúirteacha a sheachaint.

Ar an gcúis seo, i bpróiseas dearadh mótair ardluais, is é an chéad chéim tar éis an dearadh leictreamaighnéadach a chríochnú ná anailís strus rothlach a dhéanamh, seiceáil an strus imlíne agus dáileadh strus von Mises ag gach cuid den rotor, agus iad a chur i gcomparáid le hinnéacsanna neart na n-ábhar comhfhreagrach.

II. Cad iad na Fórsaí a Imríonn an Rotor?

Titeann foinsí struis rotors mótair ardluais go príomha i dtrí chatagóir, a ghníomhaíonn go minic i superposition, a fhoirmíonn réimse struis casta.

Fórsa lártheifeacha - an t-ualach is tábhachtaí. Nuair a rothlaíonn an rotor ar ardluas, tá gach maisphointe faoi réir fórsa lártheifeacha atá dírithe go gathach amach, agus tá a mhéid comhréireach le cearnóg an luas rothlach:

F = ρω⊃2;r⊃2;

áit arb é ρ an dlús ábhair, is é ω an treoluas uilleach, agus is é r an t-achar gathacha. Dá fhaide an t-ábhar ón seafta rothlach, is mó an t-ualach lártheifeacha a iompraíonn sé. Ciallaíonn sé seo gurb é an strus imlíne ar imeall seachtrach an muinchille an ceann is airde sa rotor iomlán de ghnáth.

Réamhstrus ginte ag feistiú trasnaíochta — “claíomh faoi dhá chiumhais.” Tá neart teanntachta íseal ag buanmhaighnéid mhótair bhuan-mhaighnéadaigh atá suite ar an dromchla agus ní féidir leo fórsa lártheifeacha amháin a sheasamh. Mar sin, ní mór sleeve ard-neart a bheith feistithe ar an taobh amuigh de na maighnéid buan, réamh-chomhbhrú a chur i bhfeidhm ar na maighnéid bhuan trí fheisteas trasnaíochta chun an fórsa teanntachta lártheifeacha a fhritháireamh le linn uainíochta. Mar sin féin, níl an méid trasnaíochta chomh mór agus is féidir: cuirfidh cur isteach iomarcach strus comhbhrúiteach iomarcach isteach ar na maighnéid buan, agus cé go bhfuil cumas comhbhrúiteach níos láidre ag maighnéid bhuan ná cumas teanntachta, níl sé gan teorainn.

Strus teirmeach - 'marbhóir folaithe.' Le linn oibríocht mhótair, bíonn méadú teochta ina chúis le leathnú teirmeach ar chomhpháirteanna éagsúla, agus tá comhéifeachtaí éagsúla leathnaithe líneach ag ábhair éagsúla, agus mar sin d'fhéadfadh go mbeadh an strus teirmeach suntasach mar thoradh air. Ag an dromchla cúplála idir an muinchille agus an maighnéad buan, athróidh athruithe teochta méid an bhrú teagmhála freisin: nuair a ardóidh an teocht, ardaíonn an brú teagmhála, agus ardaíonn an strus sleeve freisin dá réir sin. Faoi choinníollacha ísealteochta, is féidir an difríocht i gcomhéifeachtaí an fhairsingithe líneaigh a úsáid fiú chun an scéim próisis 'tionól íseal-teocht, cur isteach ar theocht an tseomra.'

III. Modhanna Fíoraithe: Modh Anailíseach agus Modh Eiliminte Chríochnaithe

3.1 Modh Anailíseach: Uirlis Ghéar le haghaidh Meastachán Mear

Is é bun-smaoineamh an mhodha anailíse ná gach comhpháirt rótar a shimpliú ina mhúnla sorcóir le ballaí tiubh (nó fáinne le ballaí tiubh), agus múnla aontaithe matamaitice den réimse struis a bhunú i gcomhordanáidí polaraithe déthoiseacha. Maidir leis an seafta, an maighnéad buan, agus an muinchille, liostaítear na caidrimh struis-strus gathacha agus tangential ar leithligh, agus déantar na cothromóidí a réiteach ag an am céanna tríd an riocht leanúnachais díláithrithe agus riocht cothromaíochta fórsa ag an gcomhéadan.

Ag glacadh le mótar maighnéad buan ardluais 250 kW, 25 kr/min mar shampla: is é 44 mm an ga seachtrach maighnéad buan, is é 8 mm an tiús, is é 2 mm tiús sleeve snáithín carbóin, agus is é 0.3 mm an cur isteach idir an muinchille agus an maighnéad buan. Ag 1.2 uair an luas rátáilte (30 kr/nóim), tá díláithriú gathacha an rótair, strus gathacha, agus dáileadh struis tadhlaíoch arna ríomh ag an modh anailíse ag teacht go mór le torthaí anailíse eiliminte críochta.

Is iad na buntáistí a bhaineann leis an modh anailíse ná a luas ríofa tapa agus brí fhisiceach soiléir, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach go háirithe le haghaidh scanadh paraiméadar agus atriallú barrfheabhsaithe sa chéim deartha go luath. Mar sin féin, tá a theorainneacha soiléir freisin: tá sé deacair cruthanna casta geoiméadracha a láimhseáil (cosúil le struchtúr droichead maighnéadach rotors istigh) agus iompar neamhlíneach ábhar anisotrópach.

3.2 Modh Eiliminte Chríochnaithe: An Slatshlat le haghaidh Fíorú Cruinn

Is féidir leis an modh eiliminte críochta (FEM) cruthanna geoiméadracha treallach, teaglaim ábhar iolrach, agus coinníollacha casta teorann a láimhseáil, agus is é an 'caighdeán óir' é maidir le fíorú struis.

Is í an eochair do shamhaltú ná cóireáil dromchlaí teagmhála. Insamhladh de ghnáth ar an bhfeistiú trasnaíochta idir an muinchille agus an maighnéad buan in anailís eiliminte críochta ag baint úsáide as eilimintí teagmhála, agus is gá an stiffness teagmhála, an comhéifeacht frithchuimilte agus an méid trasnaíochta a shocrú i gceart. Maidir le hábhair anisotrópacha cosúil le snáithín carbóin, ní mór an modulus leaisteacha agus cóimheas Poisson i ngach treo a ionchur freisin.

Tá roghnú na gcoinníollacha fíoraithe chomh tábhachtach céanna. I gcleachtas innealtóireachta, de ghnáth is gá na teaglamaí seo a leanas a fhíorú:

• Neart muinchille : von Mises strus ag teocht ard + 1.2 uair luas rátáil;

• Neart teanntachta maighnéad buan : príomhstrus uasta ag teocht íseal + 1.2 uair luas rátáilte;

• Brú teagmhála : brú teagmhála íosta ag teocht íseal + 1.2 uair luas rátáilte, lena chinntiú nach scarann ​​an muinchille ón maighnéad buan.

Clúdaíonn na trí chineál fíoraithe seo an meascán is déine de choinníollacha oibriúcháin, agus ní féidir aon cheann acu a fhágáil ar lár.

IV. Dearadh Muinchille: 'Crios Sábhála' an Rotor

Is é an sleeve an chomhpháirt chosanta is tábhachtaí den rótar mótair maighnéad buan ardluais. Faoi láthair, tá dhá phríomhchatagóir ag baint le hábhair muinchille príomhshrutha:

Tá seoltacht leictreach maith ag sleeves miotail  (cóimhiotal tíotáiniam, cóimhiotal Inconel, etc.) agus ginfidh siad caillteanais reatha eddy sa réimse maighnéadach malartach, ag laghdú éifeachtacht mhótair; áfach, tá a seoltacht ard teirmeach tairbheach le haghaidh diomailt teasa. Tá sleeves miotail níos oiriúnaí do chásanna ina bhfuil riachtanais éilitheacha bearna aeir agus coinníollacha teoranta diomailt teasa.

Is iad sleeves ilchodacha snáithíní carbóin  an rogha príomhshrutha do mhótair ardluais faoi láthair. Féadfaidh a neart teanntachta níos mó ná 3500 MPa a bhaint amach (mar a cheanglaítear le caighdeáin ghrúpa), níl a ndlús ach thart ar an ceathrú cuid de chóimhiotal tíotáiniam, agus tá siad neamhsheoltach agus ní ghineann siad caillteanais reatha eddy. Mar sin féin, tugann anisotrópacht sleeves snáithíní carbóin castacht bhreise d'anailís struis, a éilíonn úsáid teoiric elasticity tríthoiseach le haghaidh anailíse.

Tá an contrártha lárnach i ndearadh muinchille i dtiús: dá thiús an muinchille, is láidre an srian ar an maighnéad buan agus is lú an strus rótair; ach méadóidh méadú ar thiús sleeve an bhearna aeir comhionann agus lagóidh sé feidhmíocht leictreamaighnéadach. Mar sin, is fadhb optamaithe ilchuspóireach é dearadh muinchille go bunúsach - is gá an chothromaíocht is fearr a fháil idir neart struchtúrach agus feidhmíocht leictreamaighnéadach.

V. Conas ar Chóir an Fachtóir Sábháilteachta a Roghnú?

Cinneann luach an fhachtóra sábháilteachta go díreach an bhfuil an chonclúid fíoraithe iontaofa. Má tá an luach ró-bheag, tá sé contúirteach; má tá sé ró-mhór, bíonn iomarcaíocht dearadh iomarcach agus feidhmíocht díghrádaithe mar thoradh air.

I gcleachtas innealtóireachta, déantar an fachtóir sábháilteachta maidir le fíorú rotor mótair ardluais a chinneadh de réir na bprionsabal seo a leanas:

• Ábhar muinchille : bunaithe ar neart toraidh nó ar neart teanntachta, glactar fachtóir sábháilteachta 1.5-2.0. Mar shampla, nuair a bhíonn an strus uasta ar an sleeve de mhótar maighnéad buan ultra-ard-luas áirithe 967 MPa, meastar go bhfuil fachtóir sábháilteachta níos mó ná 2 inghlactha.

• Maighnéad buan : toisc gur ábhar brittle é NdFeB agus go bhfuil scaipeadh a neart teanntachta sách mór, is gnách go nglactar fachtóir sábháilteachta 2.0–3.0. I gcásanna áirithe dearaidh, is féidir le fachtóir sábháilteachta an maighnéad buan níos mó ná 6 a bhaint amach, rud a fhágann corrlach cuimsithí.

• Seafta : de ghnáth is cruach cóimhiotail iad ábhair seafta, le cruas maith agus neart ard, agus tá an leibhéal strus i bhfad faoi bhun an luach incheadaithe, agus mar sin is leor fachtóir sábháilteachta de thart ar 1.5.

• Brú teagmhála : chun a chinntiú nach scarann ​​an muinchille agus an maighnéad buan ag an luas is airde, de ghnáth ní gá go mbeadh an brú teagmhála íosta níos lú ná roinnt megapascals. I gcás dearadh áirithe, ní mór an brú teagmhála íosta a bheith níos lú ná 5.4 MPa ag teorainn níos ísle an luas rátáilte agus nach lú ná 2.7 MPa ag an teorainn uachtarach.

VI. Ó Fhíorú go Bailíochtú

Is éard atá i bhfíorú struis “ríomh páipéir” sa chleachtas innealtóireachta, ní mór na torthaí fíoraithe a bhailíochtú trí thurgnaimh freisin.

I measc na modhanna bailíochtaithe coitianta tá:

Is é tástáil rothlach  an modh bailíochtaithe is dírí. Luasghéaraítear an rotor go dtí riocht ró-luas (de ghnáth 1.2 uair an luas rátáilte) féachaint an dtarlaíonn teip struchtúrach. Tá fréamhshamhlacha saindeartha ag roinnt staidéir ina dteipeann ar an muinchille snáithín carbóin ag 30,000 r/nóiméad, chun tréithe iompraíochta an rótair a urramú le linn teip iarbhír.

Is féidir le tomhas brú  sonraí brú a ghabháil ag príomhshuímh i bhfíor-am le linn uainíochta. Trí úsáid a bhaint as tomhasairí brú agus córais teiliméadrachta, is féidir brú ag príomhshuímh rótair a thomhas ag 18,000 r/nóiméad nó luasanna níos airde fós, agus is féidir bailíochtú comhghaoil ​​a dhéanamh le torthaí ríofa eiliminte críochta.

tástáil teanntachta statach .  Is modh bailíochtaithe indíreach ach sábháilte é Trí thástálacha teanntachta statacha a dhéanamh ar chroílár an rotor, is féidir an baol a bhaineann le rothlú ardluais a sheachaint, agus is féidir cruinneas an mhúnla anailíse agus torthaí na n-eilimintí críochta a fhíorú go hindíreach.

Conclúid

Is tasc innealtóireachta córasach é fíorú strus rótar mótair ardluais a chomhtháthaíonn leaisteachas, eolaíocht ábhair agus ríomh uimhriúil. Ó thuiscint na n-éifeachtaí forshuite a bhaineann le fórsa lártheifeacha, fórsa trasnaíochta, agus strus teirmeach, go roghnú modhanna fíoraithe cuí agus fachtóirí sábháilteachta, chun iontaofacht an dearadh a bhailíochtú trí thurgnaimh, baineann gach céim le cibé an féidir leis an mótar oibriú go cobhsaí faoi choinníollacha foircneacha na mílte réabhlóidí in aghaidh an nóiméid.

De réir mar a sháraíonn luas an mhótair tiomána d'fheithiclí nua fuinnimh 20,000 r/nóim agus go bhfuil luas an mhótair stórála fuinnimh rotha eitilt ag druidim le 70,000 r/nóim, leanann na ceanglais chruinneas agus éifeachtúlachta maidir le fíorú struis an rótair ag méadú. Tá teicneolaíochtaí nua cosúil le sleeves ilchodacha snáithíní carbóin, struchtúir sleeve ilchiseal, agus leas iomlán a bhaint cúplála ilfhisic ag leathnú i gcónaí ar theorainneacha feidhmíochta mótair ardluais, agus is é fíorú struis an bunlíne sábháilteachta do na nuálaíochtaí seo go léir i gcónaí.