Математическое моделирование теплового и напряженно-деформированного состояния коллектора машины постоянного тока

• Автор: Дуюн, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 170 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава Е СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Факторы, влияющие на работоспособность щеточноколлекторного узла, и способы повышения надежности
1.2. Анализ консгрукции и технологии изготовления
коллекторной пластины
1.3. Анализ существующих методов расчета температуры в коллекторах
1.4. Анализ существующих методов расчета напряжений в коллекторах
1.5. Обоснование применения метода конечных элементов для определения теплового и напряженно-деформированного
состояния коллектора
1.6. Выводы по обзору. Цели и задачи исследования
Елава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ КОЛЛЕКТОРА В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ
2.1. Анализ тепловых потоков, действующих на
коллектор
2.2. Обоснование расчетного контура
2.3. Применение МКЭ для определения температурного поля коллектора
2.4. Выбор типа КЭ и особенности дискретизации расчетной области
2.5. Особенности применения конечного элемента - тетраэдра
2.6. Описание исходных данных и граничных условий
2.7. Особенности программной реализации

2.8. Исследование влияния режима работы двигателя на
температуру коллектора
2.9. Исследование влияния конструктивного исполнения коллектора на его температурное поле
2.10. Исследование влияния величины тепловых потерь на коллекторе и тепловой связи коллектора с якорем
2.11. Исследование влияния размера и формы конечных элементов на точность расчетов
2.12. Выводы
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
КОЛЛЕКТОРА
3.1. Анализ напряженно-деформированного состояния коллектора
3.2. Обоснование расчетного контура и исходных данных
3.3. Применение МКЭ для определения напряженно-
деформированного состояния коллектора
3.4. Особенности применения конечного элемента - тетраэдра
3.5. У чет граничных условий
3.6. Использование локальной системы координат
3.7. Особенности программной реализации
3.8. Исследование степени влияния сил, действующих на
коллектор
3.9. Исследование влияния режима работы двигателя на
напряженно-деформированное состояние коллектора
3.10. Исследование влияния величины падения напряжения на искажение формы контактной поверхности коллектора

3.11. Исследование влияния конструктивного исполнения коллектора на форму контактной поверхности коллектора
3.12. Выводы
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
4.1. Основные задачи экспериментального исследования
4.2. Методика проведения эксперимента
4.3. Анализ полученных результатов
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Исходными данными при любом методе расчета прочности коллектора является величина давления между пластинами коллектора (усилие арочного распора - ро). В различных источниках рекомендуются разные способы выбора этой величины.
В одних работах [14] предлагается выбирать р0 в зависимости от частоты вращения и диаметра коллектора. В других [15] предлагается определять ро из условия прочности коллекторных пластин и удержания коллекторной пластины от перемещения под действием центробежных сил при отрицательной температуре, а в некоторых [68] - исходя из того, что изоляция не должна выступать под действие центробежных сил при минимальной возможной температуре коллектора. Рекомендуется выбирать повышенное значение арочного распора исходя из необходимости удержания от выползания возможно большей группы пластин [69]. Некоторые авторы [13] рекомендуют определенные значения (18,0 - 50 МПа) без какого либо обоснования.
Значения ро, рассчитанные по различным рекомендациям, имеют большие расхождения. Это связано со сложностью конструкции и с тем, что разные авторы принимают различные допущения при расчете.
Широко распространено мнение, что, повышение арочного распора играет решающую роль в обеспечении стабильности поверхности коллектора. Поэтому в практике ряда заводов принято выполнять коллекторы с повышенным арочным распором, что ведет к преждевременному износу изоляционных прокладок и манжет, а также к утяжелению и удорожанию конструкции.
Обобщая существующие методики механического расчета колтектора [1 - 6, 9 - 15, 18, 25, 27, 68, 69] можно сделать следующие выводы:
1. Большинство формул носит эмпирический характер.
2. В расчетах учитывается только основная конфигурация конструкции,