Институтами ВНИИЭМ [18], ВНИИТэлектромаш [19] и некоторыми заводами [20] проведены исследовательские работы по оценке влияния различных способов заливки на качество короткозамкнутых роторов.
На основании этих работ и других данных можно дать следующую оценку качества отливок, исходя из требований, предъявляемых к короткозамкнутым роторам.
При статическом способе заливки качество отливок получается невысоким. Наиболее характерные дефекты беличьей клетки — спаи, недоливы, раковины, уменьшение сечения стержней против размеров паза, обрывы стержней.
Указанные дефекты являются прежде всего следствием слабого давления на расплавленный металл при заливке, величина которого определяется высотой литника и плотностью расплавленного алюминия, и поэтому давление на металл не может быть большим.
Расплавленный алюминий, активно взаимодействуя с кислородом воздуха, окисляется, вследствие чего на его поверхности образуется оксидная пленка. При заливке статическим способом эта пленка не размельчается, попадая в паз ротора, и, располагаясь поперек паза, может служить причиной спаев и разрывов стержней.
Контактное переходное сопротивление между стержнями и стальным пакетом ротора колеблется в значительных пределах и составляет величину порядка 0,15—12 Ом-мм2.
При центробежном способе заливки на расплавленный алюминий действует центробежная сила, которая уплотняет металл. Под воздействием этой силы оксидная пленка размельчается и отбрасывается к стенке паза, тем самым уменьшается вероятность нарушения целостности стержней. Благодаря центробежной силе отлитый металл имеет лучшую структуру в сравнении с отливками, полученными статическим способом.
Отливка, полученная центробежным способом, все же имеет и ряд дефектов:
газовые раковины в нижнем короткозамыкающем кольце, так как имеющийся в форме воздух в процессе заливки не успевает из нее выйти;
неравномерная плотность стержней в их поперечном сечении из-за воздействия центробежной силы (более удаленная сторона стержня от оси вращения имеет большую плотность).
Контактное сопротивление между стержнями отливки и пакетом ротора невысокое и колеблется примерно в тех же пределах, что и у роторов, залитых статическим способом.
При заливке роторов под давлением качество отливок получают невысокое. В процессе заливки прессующий поршень подает в форму вместе с металлом воздух, находящийся в камере прессования. В результате заполнения формы металлом, смешанным с воздухом, беличья клетка получается пористой, и из-за этого удельное сопротивление стержней в сравнении с целым металлом становится большим. Увеличение сопротивления вызывает добавочные потери в роторе. Из-за проникновения жидкого алюминия между листами железа переходное сопротивление получается низким. Оно колеблется в пределах 0,01—0,09 Ом-мм2.
При вибрационном способе заливки качество короткозамкнутых роторов получается более высоким, чем у роторов, полученных ранее описанными способами. Причиной тому являются силы инерции, возникающие в процессе колебательного движения. Благодаря им хорошо размельчается оксидная пленка, уменьшается контакт алюминия беличьей клетки с пакетом ротора, в результате чего повышается переходное контактное сопротивление, величина которого достигает 25 Ом -мм2.
Силы инерции, имеющие направление вдоль стержней, способствуют лучшему заполнению формы и уплотнению отливки.
При заливке под низким давлением и способом штамповки из жидкого металла короткозамкнутые роторы имеют высокое контактное сопротивление, плотную структуру отливки с высоким пределом прочности, достаточную пластичность.
Эти способы являются новыми, перспективными, но пока еще не нашедшими широкого применения на электромашиностроительных заводах.
Выход годного литья составляет 80—90%, что на одну треть выше, чем у ранее описанных способов.
Контроль роторов.
Для контроля качества стержней разработаны конструкции различных приборов, которыми залитые роторы должны проверяться после обточки пакета.
Однако все эти приборы имеют существенные недостатки, поэтому многие заводы до сборки не проверяют роторы, залитые алюминием, а об их качестве судят по характеристике машины при ее испытании после сборки.
§ 13-4. Изготовление короткозамкнутых роторов с обмоткой из медных и латунных стержней
Технологический процесс изготовления роторов с обмоткой из медных и латунных стержней состоит из следующих операций: изготовления стержней; изготовления замыкающих колец; забивки стержней в пазы пакета ротора и установки замыкающих колец; сварки или пайки стержней с замыкающими кольцами.
Изготовление стержней. В зависимости от профиля паза ротора стержни бывают цилиндрической, прямоугольной и фасонной формы. Медные или латунные прутки, из которых в дальнейшем будут изготовляться стержни, обычно получают методом волочения через волоки, с требуемой формой поперечного сечения.
Заготовки стержней из прутков нарубают на прессах штампами или же получают резкой на станках. После рубки или резки стержни правят на плите молотком вручную и с торцов наждачным камнем снимают заусенцы.
Изготовление замыкающих колец. Из предварительно нарезанных медных или латунных соответствующей длины полос кольцо закатывается на стальных валках, затем сваривается встык.
Забивка стержней в пазы ротора. Стержни в пазы ротора забивают молотком. Перед забивкой стержней пазы ротора выправляют (о правке пазов см. гл. V).
Сварка или пайка стержней с замыкающими кольцами. Стержни с кольцами соединяют при помощи пайки или газовой сварки. Для получения качественного соединения стержней с кольцами методом сварки необходимо их изготовлять из однородного материала.
