Электрическая машина
Техническое решение относится к области электромашиностроения, конкретно к конструкции массивного маховика, установленного на валу электрической машины, задачей его является повышение эксплуатационной надежности электрической машины, используемой в качестве привода циркуляционных насосов в аварийных ситуациях и безопасной эксплуатации атомной электростанции при разрыве трубопроводов насосов. Электрическая машина содержит массивный маховик 1 с выступом 2 с кольцевой наружной посадочной поверхностью со стороны его торцевой поверхности, размещенный на втулке 5, установленной на торце вала 6, и снабжен элементами качения в виде опорно-упорных подшипников 3 и 4 с возможностью свободного вращения маховика относительно вала. На валу 6 установлено посредством шпоночного соединения 8 кольцо 7 с высокой радиальной податливостью пружинного типа, выполненное с внутренней кольцевой посадочной поверхностью, установленное с натягом на посадочную поверхность выступа 2 маховика 1 и снабженное дополнительной установочной шпонкой 9 с упругим элементом 10. В нормальных эксплуатационных режимах работы электрической машины вращающий момент от вала 6 к маховику 1 передается посредством пружинного кольца 7, натяг которого обеспечивает передачу полного момента от вала 6 к маховику 1 без учета установочной шпонки 9. Радиальная податливость пружинного кольца 7 многократно превосходит радиальную податливость маховика 1, а расчетное значение натяга кольца 7 составляет не менее высоты выступающей части установочной шпонки 9. При аварии трубопровода циркуляционного насоса при достижении расчетных угонных оборотов вала натяг между пружинным кольцом 7 и выступом 2 маховика становится равным нулю, установочная шпонка 9 сжимает в радиальном направлении упругий элемент шпонки и высота ее выступающей части становится равной нулю, происходит разъединение маховика от вала, маховик будет свободно вращаться с постоянным снижением своей частоты вращения, что позволяет исключить его разрушение при увеличении частоты вращения ротора электрической машины свыше расчетных угонных оборотов.
2 илл.
Полезная модель относится к электромашиностроению и может найти применение в конструкциях электрических двигателей, предназначенных для привода циркуляционных насосов атомных электростанций, снабженных маховиками, обеспечивающими заданное время выбега циркуляционного насоса.
Известна электрическая машина, содержащая массивный маховик, жестко закрепленный своей внутренней поверхностью на втулке, установленной на валу с помощью крепежных элементов, с оппозитно друг другу кольцевыми канавками на маховике и втулке, заполненные шариками, свидетельство на полезную модель по заявке 2000111715/20 от 10.05 2000 г., принятая за прототип. Однако, известная электрическая машина, по прототипу, обладает рядом серьезных недостатков: - шарики в кольцевых канавках без наличия сепаратора не работают, как тела качения, поскольку при вращении вала они прижимаются непосредственно друг к другу и не допускают свободного вращения каждого отдельного шарика и работают как одно составное тело скольжения; - после достижения частоты вращения, равной разъединительной частоте вращения между валом и втулкой, частота вращения маховика будет снижаться за счет потерь трения элементов качения и потерь трения о воздух маховика, и при снижении значения частоты вращения ниже разъединительной частоты вращения, маховик будет сцепляться с втулкой вала и затем снова разъединяться при повышении частоты вращения маховика. Таким образом, маховик будет постоянно сцепляться и разъединяться с втулкой вала, что может привести к разогреву контактных поверхностей маховика и втулки с последующей спайкой между контактными поверхностями маховика и втулки. В этом случае электрическая машина с использованием полезной модели по прототипу не отвечает требованиям безопасности, предъявляемым к изделиям такого класса, предназначенных для атомных электростанций.
Предлагаемая полезная модель решает задачи повышения уровня безопасности эксплуатации электрической машины в условиях атомной электростанции после достижения угонных ее оборотов при разрыве трубопровода циркуляционного насоса.
Для решения поставленной задачи в электрической машине, содержащей массивный маховик, размещенный своей внутренней поверхностью на втулке, установленной на валу, снабженный элементами качения, предлагается по настоящей полезной модели элементы качения выполнить в виде опорно-упорных подшипников с возможностью свободного вращения маховика относительно вала, на маховике со стороны его торцевой поверхности выполнен выступ с кольцевой наружной посадочной поверхностью, дополнительно на валу, посредством шпоночного соединения установлено кольцо с высокой радиальной податливостью, выполненное с внутренней кольцевой посадочной поверхностью, установленное с натягом на посадочную поверхность выступа маховика и снабженное дополнительной установочной шпонкой с упругим элементом.
Полезная модель поясняется рисунком, на котором изображена схемная конструкция электрической машины, ее продольный разрез. Электрическая машина содержит массивный маховик 1 с выступом 2. Маховик 1 установлен с натягом посредством опорно-упорных подшипников 3 и 4 на втулке 5, жестко закрепленной на валу 6. Дополнительно на валу 6 с втулкой 5 посредством шпоночного соединения 8 установлено кольцо 7 с высокой радиальной податливостью (пружинного типа), выполненное с внутренней кольцевой посадочной поверхностью. Кольцо 7 установлено с натягом на посадочную поверхность выступа 2 маховика 1 и снабжено дополнительной установочной шпонкой 9 с упругим элементом 10. Втулка 5 с помощью крепежных элементов 11 закреплена на торце вала 6. Установочная шпонка 9 выполняет функцию фиксатора положения маховика 1 относительно вала 6 при сборке и монтаже машины.
Устройство работает следующим образом. В нормальных эксплуатационных режимах работы электрической машины посадка маховика на наружные кольца опорно-упорных подшипников выполняется с заданной величиной натяга таким образом, чтобы полностью были выбраны радиальные зазоры между телами качения и их внутренними и наружными кольцами. Вращающий момент от вала к маховику передается посредством пружинного кольца, при этом расчетное значение натяга кольца обеспечивает передачу полного момента от вала к маховику без учета установочной шпонки. Радиальная податливость пружинного кольца многократно превосходит радиальную податливость маховика, при этом расчетное значение натяга кольца составляет не менее значения высоты выступающей части установочной шпонки. При аварийном разрыве трубопровода циркуляционного насоса частота вращения вала растет относительно номинального значения частоты вращения вала и при достижении расчетного значения угонных оборотов под действием центробежных сил натяг между сопрягаемыми поверхностями пружинного кольца и выступа маховика становится равным нулю, при этом установочная шпонка сжимает в радиальном направлении упругий элемент шпонки и высота ее выступающей части становится равной нулю. Происходит разъединение передачи момента от вала к маховику. Частота вращения вала становится более расчетной разъединительной частоты вращения, при этом между сопрягаемыми поверхностями пружинного кольца и маховика постоянно растет значение зазора и маховик будет свободно вращаться с постоянным снижением значения его частоты вращения. В этом случае конструктивное решение по предложенной полезной модели позволяет исключить механическое разрушение маховика при увеличении частоты вращения ротора электрической машины свыше расчетного значения угонных оборотов, при этом повышается эксплуатационная надежность электрической машины в аварийных ситуациях, а также обеспечивается безопасность работы всей атомной станции, для обслуживания которой предназначена электрическая машина.
Электрическая машина, содержащая массивный маховик, размещенный своей внутренней поверхностью на втулке, установленной на валу, снабженный элементами качения, отличающаяся тем, что элементы качения выполнены в виде опорно-упорных подшипников с возможностью свободного вращения маховика относительно вала, на маховике со стороны его торцевой поверхности выполнен выступ с кольцевой наружной посадочной поверхностью, дополнительно на валу посредством шпоночного соединения установлено кольцо с высокой радиальной податливостью, выполненное с внутренней кольцевой посадочной поверхностью, установленное с натягом на посадочную поверхность выступа маховика и снабженное дополнительной установочной шпонкой с упругим элементом.
