Способ изготовления бандажей на узлах электрических машин Советский патент 1993 года по МПК H02K15/10 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам изготовления бандажей электрических, машин и других цилиндрических поверхностей, тре- бующих упрочнения. ... ;

Цель изобретения - увеличение прочности бандажа при динамических нагрузках и улучшение условий труда. , : .-.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, изготовления бандажа, включающем намотку на упрочняемую поверхность, необходимого количества слоев органической высокомодульной нити,- пропитку ее связующим с последующей термообработ- .кой для его отв.ерждения, при намотке меж-, ду кажды м или несколькими слоями органической высокомддульной нити про-.кладывают по всей ширине бандажа, пленочный полимерный материал, способный плавиться при термообработке. На последний слой органической высокомодульной нити накладывают слой антиадгеэионной пленки и термоусажйвзющегося материала. Лосле чего производяттермообработку узла по ступенчатому режиму, при котором на первой ступени происходит плавление полимерной пленки и заполнение ею пустот в композиционном материале, бандажа, а на второй - отверждение распределенной по объему полимерной пленки с одновременной опрессовкой бандажа термоусаживаю- щимся материалом., удаляемым после охлаждения узла вместе с антиадгезионной лленкой. При реализации предлагаемого

00

о ю

4

GJ

способа повышается прочность бандажа при динамических нагрузках за счет обеспечения оптимального соотношения объема волокон и объема связующего, при отсутствии вытекания последнего в процессе термообработки. Кроме того, применение пленочного полимерного материала позволяет отказаться от пропитки нитей жидким связующим, что улучшает условия труда за счет отсутствия выделения вредных летучих веществ.

С целью повышения качества бандажа перед намоткой органической высокомодульной нити упрочняемая поверхность может быть покрыта пленочным полимерным материалом. Это повышает адгезию.композиционного материала к упрочняемой поверхности.

С целью расширения технологических возможностей способа, пленочный полимерный материал прокладывают между слоями органической высокомодульной нити в направлении намотки в виде отдельных несоприкасающихся полос или в виде фигурных прокладок, а также в комбинации их со сплошными прокладками с образованием зон, свободных от пленочного полимер- ного материала.

На фиг. 1, 2, 3 представлены схемы намотки бандажей, на фиг. 4, 5, 6 формы пленочных полимерных пленок, используемых при упрочнении поверхностей, на фиг. 7 - поперечное сечение бандажа, на фиг. 8 - пример использования способа в изделии. На чертежах ППМ - пленочный полимерный материал; СВОН - слой высокомо- дульной органической нити; УП - упрочняемая поверхность; а - ширина упрочняемой поверхности; Ь-длина окружности упрочняемой поверхности; с - расстояние между полосами ППМ, d - ширина полосы ППМ, е - шаг окон в ППМ, f и q - размеры окна в ППМ.

Как известно, свойства полимерного материала к восприятию динамических нагрузок характеризуются удельной ударной вязкостью и прочностью при сдвиге.

Анализ свойств бандажей показывает, что бандаж, изготовленный по предлагаемому способу, отличается от известных и помимо более высокой прочности при растяжении при повышенной температуре (150°С), еще и большей восприимчивостью при динамических нагрузках, т. е. большей прочностью на сдвиг {перпендикулярно направлению укладки нити) и удельной ударной вязкостью. Это подтверждает достижение поставленной цели.

В соответствии с прототипом, производят сначала намотку необходимого количества слоев нити, а затем пропитку жидким связующим, после чего производят термообработку. В процессе термообработки с одной стороны жидкое связующее еще

больше снижает свою вязкость и вытекает из бандажа, с другой - за счет усадки связующего, происходит растрескивание связующего на границе раздела волокна со связующим, из-за чего и происходит снижение прочности бандажей.

Эти недостатки прототипа в значительной степени могут быть.устранены в предлагаемом способе. Поскольку в предлагаемом способе один из слоев высокомодульной органической нити обязательно укладывается в связующее, находящееся в процессе намотки нити в виде пленки. При этом за счет натяжения; нить как бы вдавливается в .пленку, чем обеспечивается максимальное

соприкосновение нити с пленочным связующим, и обеспечивается некоторое расстояние между отдельными нитями. . В процессе нагрева намотанного бандажа пленка плавится, заполняет собой остав

шиеся между нитями пустоты, но при этом

не вытекает из бандажа, как было в прототипе. В месте с тем расстояние между нитями сохраняется, поскольку высокая вязкость расплавленной пленки не позволяет соседним нитям соприкасаться (см. фиг. 7).

Это позволяет поддерживать оптимальный объем наполнения связующего нитью, который определяется из известного соотношения;

VB.onT«0.846/(1 +%)2,

где 5min - минимально возможное расстоя- Ние между волокнами (нитями); D - диаметр волокна (нити). В свою очередь оптимальный объем на- полнения нитью входит в соотношение

45

Охх fTB VB + Г7С (Ев ) ( 1 - VB ) .

где OB - предел прочности нити;

0с (ЕВ) напряжение в связующем в момент разрушения волокон при деформации ев ;

Охх прочность композиционного ма- териала.

Из последнего соотношения следует, что (Тхх прямо пропорциональна VB. Таким образом, в предложенном способе достигается повышение прочности бандажей в особенности при динамических нагрузках.

Используя предлагаемый способ, можно получать бандажи с переменной прочностью путем создания участков бандажа с более высокой степенью наполнения бандажа нитью (см. фиг, 3), что позволяет расширить технологические возможности способа и что полностью невозможно при использо- вании способа прототипа.

Способ реализуется следующим образом.

Перед намоткой высокомодульную органическую нить СВМ просушивают в тер- мостате в течении 3 ч при температуре 120 150°С, упрочняемую, например, наружная поверхность ротора (см. фиг. 8) обезжиривают последовательно бензином и ацетоном и сушат при комнатной темпе- ратуре в течение 15-20 минут после каждого растворителя. Ротор (или другое изделие) устанавливают на намоточный станок, нить закрепляют на поверхности ротора и устанавливают натяжение ее в пределах 1,5-2 кгс. Выполняют намотку необходимого количества слоев нити (от 1 доЗ)(см. например фиг. 1), затем укладывают слой полимерного пленочного материала марки СЭТ-3113, накладывают еще несколько слоев нити (от 1 до 3), опять укладывают слой полимерного пленочного материала. Такое чередование слоев будет продолжаться до получения необходимой по механическим расчетам толщины бандажа.

На последний слой нити или полимерного материала, в зависимости от выбранной схемы намотки бандажей (см. фиг. 1, 2, 3), накладывают слой антиадгезионной пленки (например из фторопласта-4) и слой термоусаживающегося материала (например, лавсановой тканевой ленты).

Далее производят термообработку бандажа на изделии по ступенчатому режиму, при этом на первой ступени температура Составляет 100 - 130°С, а продолжительность 1-1.5 часа, что позволяет пленке расплавиться и заполнить пустоты в бандаже; на второй ступени - температура изделия повышается до 170 - 200°С и выдерживается в течение 3 - 3,5 часов, при этом параллельно процессу отверждения пленочного полимерного материала происходит обжатие

бандажа за счеттермоусаживающегося материала, с напряжением усадки до 115 кгс/см2 и формирование наружной поверхности бандажа, повторяющей поверхность антиадгеэионной пленки. После окончания режима отверждения производится отделка изделия, для чего с наружной поверхности его удаляют термоусаживающийся материал и антиадгезионную пленку.

При использовании предлагаемого способа изготовления бандажей электрических машин отпадает необходимость в пропитке бандажа жидким связующим, что значительно снижает затраты по обеспечению техники безопасности и по охране окружающей среды, улучшаются условия труда.

Формула изобретения

1. Способ изготовления бандажей на узлах электрических машин, согласно которому на поверхность наматывают упрочняющую нить и изоляционный материал и термооб- рабатывают узел, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий путем исключения пустот между нитями, после намотки накладывают слой антиадгезионной пленки и слой термоусаживающегося материала, термообработку осуществляют в два этапа, первый из которых проводят при режимах, обеспечивающих расправление изоляционного материала и заполнение пустот, а второй - при режимах, обеспечивающих отверждение изоляции и обжатие бандажа термоусаживающимся материалом, который затем удаляют.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения адгезии слоя упрочняющей нити к поверхности узла, последнюю перед намоткой покрывают пленочным полимерным материалом.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью создания демпфирующих зон в бандаже, изоляционный материал прокладывают между слоями упрочняющей нити в направлении намотки в виде отдельных не соприкасающихся полос, или в виде фигурных прокладок, или в комбинации их со сплошными прокладками.

ППМ

С80Н

. Использование: в области электротехники при изготовлении электрических машин.. Сущность изобретения: при намотке бандажа из высокомодульной органической нити (ВОН) после наложения на упрочняемую поверхность одного или нескольких слоев ВОН укладывают прокладку.из пленочного полимерного материала ППМ, затем продолжают намотку ВОН. Слои.ВОН и ППМтакимобразом чередуются. На последний слой ВОН или ППМ накладывают слои антиадгезионной пленки, и слой термруса, живающего материала, которые удаляют после отверждения ППМ. Отверждение ППМ .проводят в две стадии, на первой расплавляют его, на второй отвёрждают с одновременным обжатием бандажа за счет усадки термоусажи- вающего материала. 2 з.п. ф-лы, 8 ил. (Л С

лпм

.

..ж -«-«: ж ;« жмч

////z////z

Фи8.1

: .. ..; . ,

..л..л.;

ХГхITI TYXX I I к YllxTl I

свон

Фи8.1

..; . ,

.л..л.;

Фиг.З

Фиг