vysoká škola báňská - technická univerzita ostrava fakulta elektrotechniky a informatiky
DESCRIPTION
FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY. VŠB-TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA. FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY. VŠB-TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA. Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra elektrických strojů a přístrojů 453. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
11
Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava
Fakulta elektrotechniky a informatikyKatedra elektrických strojů a přístrojů
453
Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava
Fakulta elektrotechniky a informatikyKatedra elektrických strojů a přístrojů
453
Elektrotepelné vlastnosti kontaktního styku ložiska
Jiří Pospišilík
Elektrotepelné vlastnosti kontaktního styku ložiska
Jiří Pospišilík
3333
Výpočet magnetického pole pomocí MKP
ANSYS
Výpočet magnetického pole pomocí MKP
ANSYS
Nesymetrie magnetického pole
Může být způsobena:
technologickým postupem výroby, nesprávným zatěžováním, nesymetrií napájecí sítě, nesprávnou montáží, nevhodnou konstrukcí, …..
Charakter:
statické, dynamické, základní harmonické, vyšší harmonické
4444
Detekce harmonických v rozběhovém proudu - STFT analýzy
Frekvenční otisk LabVIEWTM
Detekce harmonických v rozběhovém proudu - STFT analýzy
Frekvenční otisk LabVIEWTM
6666
Uhlíkové kartáče
Měděný kroužek
Zkoušené ložisko
Uchycení
Hřídel AS motoru
Osc
Osc
NF zdroj
Bakelitové mezikruží
I
Princip měření na zkoušeném ložisku Princip měření na zkoušeném ložisku
7777
NapětíNapětí Proud Proud
RMSRMS RMSRMS
Průběh změny elektrické pevnosti na ložisku s teplotou
LabVIEWTM
Průběh změny elektrické pevnosti na ložisku s teplotou
LabVIEWTM
8888
Plastický tuk dodávaný výrobcem
Elektrická pevnost v počátku měření byla dostatečná, k
průchodům proudu dochází jen v ojedinělých případech. S rostoucí teplotou postupně narůstá četnost průchodů.
Od určité teploty (v tomto případě 37,5°C) ztrácí
mazivo schopnost obnovit elektrickou pevnost.Vodivý plastický tuk
Po demontáži, vyčištění a opětném namazání vodivým mazivem již ložisko neztrácí
svou pevnost.
Proud protéká mazivem bez újmy na vlastnostech a jeho vodivost roste s oteplením
ložiska, následkem záporného teplotního koeficientu odporu
Monitoring vodivosti uzavřeného ložiska v závislosti na teplotě
LabVIEWTM
Monitoring vodivosti uzavřeného ložiska v závislosti na teplotě
LabVIEWTM
9999
Time: 10:11, 30.8.2002
-6
-4
-2
0
2
4
6
0,0032 0,0034 0,0036 0,0038 0,004 0,0042 0,0044
Seconds
Vo
ltag
e
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
Cu
rren
t (U
/47
0W
)
Time: 10:11, 30.8.2002
-5-4
-3-2
-101
23
45
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025
Seconds
Vo
ltag
e
-0,1-0,08
-0,06-0,04
-0,0200,02
0,040,06
0,080,1
Cu
rren
t (U
/4
70
W)
Měření vodivosti ložiska při frekvenci napětí 50Hz a 1KHz Měření vodivosti ložiska při frekvenci napětí 50Hz a 1KHz
10101010
Počáteční magnetizace, μr
Počáteční magnetizace, μr
BH Charakteristiky pro 5 -1000 Hz
BH Charakteristiky pro 5 -1000 Hz
Magnetické vlastnosti ložiskových ocelí
ANSYS
Magnetické vlastnosti ložiskových ocelí
ANSYS
11111111
Specifika kontaktního styku ložiskaSpecifika kontaktního styku ložiska
1. Děj je dynamický, stochastický2. Vzájemný pohyb stýkajících se těles3. Styková plocha je poměrně menší než u trvalého styku4. Materiál kontaktů je ferromagnetický5. Dynamické účinky tepelného namáhání,6. Dynamické účinky silového namáhání7. Lokální strukturální změny8. Velikost vstupních veličin je daná mnoha nedefinovatelnými
parametry
1. Děj je dynamický, stochastický2. Vzájemný pohyb stýkajících se těles3. Styková plocha je poměrně menší než u trvalého styku4. Materiál kontaktů je ferromagnetický5. Dynamické účinky tepelného namáhání,6. Dynamické účinky silového namáhání7. Lokální strukturální změny8. Velikost vstupních veličin je daná mnoha nedefinovatelnými
parametry
Zjednodušení:Zjednodušení:
1. Vzájemný pohyb převedený na kvazistacionární děj2. Teplotní koeficienty zanedbány3. Proud definovaný max. hodnotou a časovým
charakterem4. Řešení elektromagnetického, tepelného a
strukturálního modelu samostatně5. Bez přídavného silového zatížení,6. Deformace materiálu neovlivňuje zpětně
elektromagnetický model
1. Vzájemný pohyb převedený na kvazistacionární děj2. Teplotní koeficienty zanedbány3. Proud definovaný max. hodnotou a časovým
charakterem4. Řešení elektromagnetického, tepelného a
strukturálního modelu samostatně5. Bez přídavného silového zatížení,6. Deformace materiálu neovlivňuje zpětně
elektromagnetický model
12121212
Kontaktní styk Kontaktní styk
Oblasti tepelného a silového namáháníOblasti tepelného a silového namáhání
1. Velikost kontaktní plochy
2. Velikost eliptické plochy S=40,42 μm2, a=9,26 μm, b=5,556 μm,
3. proud ložiskem I=1A,
4. rezistivita oceli 2.10-7 Ωm,
5. měrné teplo 450J/(kg.K),
6. měrná hmotnost 7850 kg/m3,
7. měrná tepelná vodivost 50 W/m.K
8. a počáteční teplota masy ložiska 60 °C.
1. Velikost kontaktní plochy
2. Velikost eliptické plochy S=40,42 μm2, a=9,26 μm, b=5,556 μm,
3. proud ložiskem I=1A,
4. rezistivita oceli 2.10-7 Ωm,
5. měrné teplo 450J/(kg.K),
6. měrná hmotnost 7850 kg/m3,
7. měrná tepelná vodivost 50 W/m.K
8. a počáteční teplota masy ložiska 60 °C.
13131313
3. Výběr kulové části
3. Výběr kulové části
2. Čtvrtinový model jednoho kontaktu
2. Čtvrtinový model jednoho kontaktu
1. Osminový model ložiska
1. Osminový model ložiska
Postupná tvorba a zjednodušování modelu kontaktního styku
ANSYS
Postupná tvorba a zjednodušování modelu kontaktního styku
ANSYS
14141414
Rozložení teplotyRozložení teploty
Proudová hustotaProudová hustota
Rozložení veličin v místě styku
ANSYS
Rozložení veličin v místě styku
ANSYS
15151515
Rozložení potenciáluRozložení potenciálu
Vektorové zobrazení proudové hustoty
Vektorové zobrazení proudové hustoty
Rozložení veličin v místě styku
ANSYS
Rozložení veličin v místě styku
ANSYS
16161616
Silové namáháníSilové namáhání
Magnetická indukceMagnetická indukce
Rozložení veličin v místě styku
ANSYS
Rozložení veličin v místě styku
ANSYS
17171717
Poškození ložiska drážkovánímPoškození ložiska drážkováním
Detail kovové šupinyDetail kovové šupiny
Poškození drážkovánímPoškození drážkováním Rozhraní poškozeníRozhraní poškození
18181818 Valivá dráha 6,25xValivá dráha 6,25x
Valivá dráha mimo aktivní pásmo 2000xValivá dráha mimo aktivní pásmo 2000x Valivá dráha v aktivním pásmu 2000xValivá dráha v aktivním pásmu 2000x
Ložisko po zkoušce zatížení proudem 1A 50 Hz, 300 h
Ložisko po zkoušce zatížení proudem 1A 50 Hz, 300 h
19191919
U
R RB
Osc
C
D1
- D
4
U1
Uměle vyrobený výboj vybíjením kapacityUměle vyrobený výboj vybíjením kapacity
20202020
Místo výboje 100xMísto výboje 100x
Výřez z místa výboje 1200xVýřez z místa výboje 1200x
Řez v místě výboje 250xŘez v místě výboje 250x
Mikroskopické snímky umělého výboje na ložisku Mikroskopické snímky umělého výboje na ložisku
21212121
Účinky prouduÚčinky proudu
Závěrem:Závěrem:1. Malé proudy (řádově mA)
Mohou vznikat při velkém napětí a v obvodech s velkou impedancí. Poškozují svým jiskrovým charakterem mazivo v místě styků a snižují tak spolehlivost chodu ložiska. Při pravidelné výměně maziva nemusí zapůsobit havárii.
2. Střední proudy (0.1– 1A)Zatěžují ložisko tepelně, mazivo se mění rychleji, podílejí se na zvýšení oteplení, opotřebení ložiska se zvětší. Ložisko může vykazovat dříve poškození, ale při naddimenzování životnosti, což u strojů středních výkonů může být, k havárii nedojde.
3. Velké proudy (1 – cca 20A)Začínají zahřívat materiál v místě styku na teploty, při nichž dochází ke strukturálním změnám, Ztráta pevnosti, vibrace, velké tření. Mazivo je spálené hned v začátku působení. Doba do havárie max. do 1000 hodin.
4. Extrémní proudy (nad 20 - řádově kA) – Zkratové proudy okamžitě způsobí natavení místa případně celé dráhy. Havárie nastane do několika minut.
1. Malé proudy (řádově mA)Mohou vznikat při velkém napětí a v obvodech s velkou impedancí. Poškozují svým jiskrovým charakterem mazivo v místě styků a snižují tak spolehlivost chodu ložiska. Při pravidelné výměně maziva nemusí zapůsobit havárii.
2. Střední proudy (0.1– 1A)Zatěžují ložisko tepelně, mazivo se mění rychleji, podílejí se na zvýšení oteplení, opotřebení ložiska se zvětší. Ložisko může vykazovat dříve poškození, ale při naddimenzování životnosti, což u strojů středních výkonů může být, k havárii nedojde.
3. Velké proudy (1 – cca 20A)Začínají zahřívat materiál v místě styku na teploty, při nichž dochází ke strukturálním změnám, Ztráta pevnosti, vibrace, velké tření. Mazivo je spálené hned v začátku působení. Doba do havárie max. do 1000 hodin.
4. Extrémní proudy (nad 20 - řádově kA) – Zkratové proudy okamžitě způsobí natavení místa případně celé dráhy. Havárie nastane do několika minut.
22222222
Za pozornost Vám děkujeZa pozornost Vám děkuje
Jiří PospišilíkJiří Pospišilík
Vysoká škola Báňská -Technická univerzita OstravaVysoká škola Báňská -Technická univerzita OstravaVysoká škola Báňská -Technická univerzita OstravaVysoká škola Báňská -Technická univerzita Ostrava
Doktorand oboru elektrické stroje, přístroje a pohony
Doktorand oboru elektrické stroje, přístroje a pohony
23232323
Tlakové úbytky ve ventilačních drážkách stroje
ANSYS
Tlakové úbytky ve ventilačních drážkách stroje
ANSYS
24242424
Tok média v elektrickém stroji
ANSYS
Tok média v elektrickém stroji
ANSYS
25252525
Tlakové úbytky ve ventilačních drážkách stroje
ANSYS
Tlakové úbytky ve ventilačních drážkách stroje
ANSYS