Авиационные электрические машины

ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Условия работы и требования к эксплуатации АЭМ 4
1.1 Конструирование авиационных электрических машин 4
1.2 Основные задачи эксплуатации АЭМ 4
1.3 Условия эксплуатации АЭМ 5
1.4 Системы охлаждения АЭМ 7
1.5 Масса машин 12
Глава 2. Конструкция элементов электрических машин 14
2.1 Ротор АЭМ 14
2.2 Коллекторы и контактные кольца АЭМ 15
2.3 Валы АЭМ 17
2.4 Узлы подшипников и щетки АЭМ 17
2.5 Муфты АЭМ 18
Глава 3. Материалы, применяемые в электрических машинах 20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 27

1.1 Конструирование авиационных электрических машин

Самолеты последних лет значительно отличаются от старых по своему внешнему виду. Увеличились их скорость, высотность и грузоподъемность, улучшены взлётно-посадочные характеристики и комфортность. На основе достижении современной техники произведена замена некоторых видов оборудования, например двигателей, пилотажно-навигационных комплексов, средств связи и систем кондиционирования. Усовершенствование самолета и улучшение сто характеристик обусловили рост количества оборудования, а также его усложнение. Все это заставило рассматривать самолет как чрезвычайно сложную систему, элементы которой имеют тесную взаимосвязь и взаимозависимость. Появилась необходимость в системном подходе, который характеризуется как процесс обеспечивания максимальной эффективности путем наиболее правильного распределения функции между входящими подсистемами по заранее установленной общей схеме.


1.2 Основные задачи эксплуатации АЭМ

Под эксплуатацией авиационных электрических машин понимается совокупность подготовки машин, использования их по назначению, их технического обслуживания, хранения и транспортировки. Основные задачи эксплуатации — добиться бесперебойной, надежной и качественной работы электрических машин, что обеспечит их наилучшие технико-экономические показатели, повышать надежность их работы. Главная задача эксплуатации — поддерживать авиационные электрические машины в исправном состоянии в течение всего времени эксплуатации, обеспечивая их бесперебойную и экономичную работу. Для осуществления этой задачи необходимо проводить плановое техническое обслуживание, включающее проведение планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний (осмотров).1
При эксплуатации техническое состояние авиационных электрических машин ухудшается из-за износов, поломок, ослабления креплений и так далее.
...

1.3 Условия эксплуатации АЭМ

Авиационные электрические машины работают в специфических условиях, резко отличающихся от тех, в которых работают электрические машины обычного назначения. Этими отличиями являются: высотность; скорость полета; большие дополнительные механические нагрузки от вибраций, ударов и линейных ускорений; жесткие климатические воздействия; изменение положения в пространстве.
Высотность характеризуется параметрами окружающей атмосферы. В общем случае параметры атмосферы зависят не только от геометрической высоты над средним уровнем моря. по и от времени года и места на земной поверхности. Однако для приведения расчетов и испытаний всей аппаратуры к одинаковым условиям пользуются обычно параметрами стандартной атмосферы.
Снижение барометрического давления и плотности воздуха с увеличением высоты отрицательно влияет на работу авиационных электрических машин с воздушным охлаждением, так как эффективность охлаждения резко снижается.
...

1.4 Системы охлаждения АЭМ

Основной задачей при разработке системы охлаждения авиационных электрических машин является обеспечение таких нагревов отдельных частей машины, которые допустимы для примененных конструкционных, магнитных и электроизоляционных материалов. Охлаждение в значительной мере определяет допустимые удельные электрические нагрузки авиационной электрической машины и, следовательно, влияет на ее массу и габариты, поэтому общий прогресс в конструкциях авиационных электрических машин все время сопровождался и совершенствованием систем их охлаждения.
Историю развития систем охлаждения АЭМ можно хорошо проследить на генераторах, которые являются самыми мощными электрическими машинами на самолете. Приводные электродвигатели в этом отношении менее характерны, так как большинство из них имеет кратковременные и повторно-кратковременные режимы работы, и проблемы их охлаждения не стоят так остро даже для сверх звуковых самолетов.
...

1.5 Масса машин

Для авиационных электрических машин их удельная масса, т. е. масса на единицу отдаваемой мощности - кг/кВт; кг/(кВ·А)‚ имеет очень важное, и часто определяющее значение. Массы авиационных электрических машин и электрических машин общепромышленного применения для сравнимых мощностей отличаются на порядок. Такое отличие объясняется рядом факторов, среди которых главными являются: применение в авиационных электрических машинах самых совершенных магнитных, конструкционных и изоляционных материалов, высокие частоты вращения и интенсивные системы охлаждения. Как следствие - относительные стоимости авиационных электрических машин значительно выше. Однако экономически это целесообразно, так как снижение массы авиационных машин, умноженное на тысячи и тысячи километров пути, дает в результате экономию средств, немного превышающую стоимость изготовления этих машин.

Глава 2. Конструкция элементов электрических машин


2.2 Коллекторы и контактные кольца АЭМ

В авиационных электрических машинах обычно применяют цилиндрические коллекторы (Рисунок 2.2), которые собраны из медных пластин клинообразного сечения, изолированных друг от друга прокладками .

Рисунок 2.2 - Конструкция коллектора машины постоянного тока на стальном корпусе

В пластинах с торцов АЭМ выполняют выточки, которые придают им форму «ласточкина хвоста». Пластины в авиационных электрических машинах от втулки и нажимного кольца изолируют манжетами, выполненными в виде колец конусной формы, и цилиндром.
Контактные кольца авиационных электрических машин применяют в синхронных и асинхронных электрических машинах с фазным ротором и располагают их на валу (Рисунок 2.3). К кольцам АЭМ присоединяют обмотку ротора. У синхронных авиационных электрических машин устанавливают два кольца, у асинхронных машин — обычно три.
...

2.5 Муфты АЭМ

Для нормальной работы подшипников и самой авиационной электрической машины соединяемые валы электрической машины и приводного механизма должны составлять единый вал. Устройствами АЭМ, которые служат для соединения валов между собой и передачи вращающего момента, являются муфты. Типы муфт по характеру соединяемых валов и компенсационной способности приведены на Рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Виды муфт для соединения валов авиационных электрических машин
а - жесткая фланцевая; б — втулочно-пальцевая; в - упругая с резиновыми пластинами; г - зубчатая; д - переменной жесткости (пружинная); 1, 2 - точки измерения радиального и торцевого биения

Жесткие фланцевые муфты для соединения одноопорного вала авиационной электрической машины снабжены центрирующим выступом, диаметр которого должен быть меньше диаметра заточки второй полумуфты на 0,03—0,08 миллиметра.
...

Глава 3. Материалы, применяемые в электрических машинах

Материалы, применяемые в авиационных электрических машинах, подразделяются на три категории: конструктивные, активные и изоляционные.
Конструктивные материалы АЭМ применяются для изготовления таких деталей и частей авиационной электрической машины, главным назначением которых является восприятие и передача механических нагрузок (валы, станины, подшипниковые щиты и стояки, различные крепежные детали и так далее). В качестве конструктивных материалов в авиационных электрических машинах используется сталь, чугун, цветные металлы и их сплавы, пластмассы. К этим материалам предъявляются требования, общие в машиностроении.
Активные материалы АЭМ подразделяются на проводниковые и магнитные и предназначаются для изготовления активных частей авиационной электрической машины (обмотки и сердечники магнитопроводов).
...